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新型薄膜半導(dǎo)體電子遷移速度創(chuàng)紀(jì)錄,有望催生性能更優(yōu)電子設(shè)備
文章來源:科技日報     更新時間:2024-07-19 15:13:15
據(jù)美國趣味科學(xué)網(wǎng)站16日報道,來自美國麻省理工學(xué)院、美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部(DEVCOM)陸軍研究實驗室和加拿大渥太華大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家,利用名為三元石英的晶體材料,成功研制出一種新型超薄晶體薄膜半導(dǎo)體。薄膜厚度僅100納米,約為人頭發(fā)絲直徑的千分之一。其中電子的遷移速度創(chuàng)下新紀(jì)錄,約為傳統(tǒng)半導(dǎo)體的7倍。這一成果有助科學(xué)家研制新型高效電子設(shè)備。相關(guān)論文發(fā)表于《今日材料物理學(xué)》雜志。

  研究論文通訊作者、麻省理工學(xué)院的賈加迪什·穆德拉指出,他們通過分子束外延過程制造出了這款薄膜半導(dǎo)體。該過程需要精確控制分子束,逐個原子地構(gòu)建材料,這樣獲得的材料瑕疵最小最少,從而實現(xiàn)更高的電子遷移率。

  研究人員向這種薄膜半導(dǎo)體施加電流時,記錄到電子以10000平方厘米/伏秒的破紀(jì)錄速度遷移。相比之下,在標(biāo)準(zhǔn)硅半導(dǎo)體內(nèi),電子的遷移速度通常約為1400平方厘米/伏秒;在傳統(tǒng)銅線中則更慢。

  研究人員將這種薄膜半導(dǎo)體比作“不堵車的高速公路”,認(rèn)為這有助于研制更高效、更可持續(xù)的電子設(shè)備,如自旋電子設(shè)備和可將廢熱轉(zhuǎn)化為電能的可穿戴熱電設(shè)備。

  研究團(tuán)隊指出,即使材料中最微小的瑕疵也會阻礙電子運(yùn)動,從而影響電子遷移率。他們希望進(jìn)一步改進(jìn)制作過程,讓薄膜變得更纖薄,從而更好地應(yīng)用于未來的自旋電子設(shè)備和可穿戴熱電設(shè)備。

  總編輯圈點(diǎn):

  薄膜半導(dǎo)體由于具有高電子遷移率、可調(diào)控的能帶結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的光電性能等,在電子器件、光電器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。人們對薄膜半導(dǎo)體的研究早在20世紀(jì)50年代就已開始,迄今已非常成熟。但隨著納米技術(shù)和柔性電子技術(shù)的大幅進(jìn)步,以及類似本文中電子遷移率刷新的成果出現(xiàn),薄膜半導(dǎo)體將迎來質(zhì)的飛躍。

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