Kemajuan Material Baru Bisa Menjadi Kunci Elektronik Revolusioner dan Transparan

Di

Transparansi optik bahan baru memungkinkan elektronik futuristik, fleksibel dan transparan. Kredit: Universitas RMIT

Mengisi Celah Krusial dalam Spektrum Material

Sebuah studi baru, yang dirilis minggu ini, dapat membuka jalan bagi elektronik transparan generasi berikutnya.

Perangkat transparan semacam itu dapat diintegrasikan ke dalam kaca, layar fleksibel, dan lensa kontak pintar, sehingga memunculkan perangkat futuristik yang terlihat seperti produk fiksi ilmiah.

Selama beberapa dekade, para peneliti telah mencari kelas baru elektronik berdasarkan oksida semikonduktor, yang transparansi optiknya dapat mengaktifkan elektronik yang sepenuhnya transparan ini.

Perangkat berbasis oksida juga dapat digunakan dalam elektronika daya dan teknologi komunikasi, mengurangi jejak karbon jaringan utilitas kami.

Sebuah tim yang dipimpin oleh RMIT kini telah memperkenalkan ultraminated beta-tellurite ke dalam keluarga bahan semikonduktor dua dimensi (2D), memberikan jawaban atas pencarian selama puluhan tahun untuk oksida tipe-p yang sangat mobile.

“Oksida tipe-p baru dengan mobilitas tinggi ini mengisi celah penting dalam spektrum material untuk memungkinkan sirkuit yang cepat dan transparan,” kata pemimpin tim, Dr. Torben Daeneke, yang memimpin kolaborasi pada tiga node FLEET.

Keuntungan utama lainnya dari semikonduktor berbasis oksida yang telah lama dicari adalah stabilitas udaranya, persyaratan kemurnian yang kurang ketat, biaya rendah dan deposisi yang mudah.

“Dalam langkah kami, mata rantai yang hilang adalah menemukan pendekatan yang tepat, ‘positif’,” kata Torben.

Kepositifan kurang

Ada dua jenis bahan semikonduktor. Bahan ‘tipe-N’ memiliki banyak elektron bermuatan negatif, sementara semikonduktor ‘tipe-p’ memiliki banyak lubang bermuatan positif.

Ini adalah akumulasi bahan pelengkap tipe n dan tipe p yang memungkinkan perangkat elektronik seperti dioda, penyearah, dan rangkaian logika.

Deposisi Material Fusu-Metal

Campuran cair telurium dan selenium yang digulung pada permukaan mengendapkan lembaran beta-telurit yang tipis secara atom. Kredit: FLEET

Kehidupan modern sangat bergantung pada bahan-bahan ini karena mereka adalah bahan penyusun setiap komputer dan ponsel cerdas.

Satu penghalang untuk perangkat oksida adalah bahwa sementara banyak oksida tipe-n berkinerja tinggi diketahui, ada kekurangan yang signifikan dari oksida tipe-p berkualitas tinggi.

Teori menginduksi tindakan

Namun pada tahun 2018 sebuah studi komputasi mengungkapkan bahwa beta-telurit (β-TeO2) dapat menjadi kandidat yang menarik untuk oksida tipe-p, dengan lokasi telurium tertentu dalam tabel periodik yang berarti bahwa ia dapat berperilaku baik cum ‘dan logam baik sebagai non-logam, menyediakan oksidanya hanya dengan sifat-sifat yang berguna.

“Prediksi ini mendorong grup kami di RMIT University untuk menjelajahi properti dan aplikasinya,” kata Dr. Torben Daeneke, yang merupakan peneliti asosiasi di FLEET.

Logam cair – cara untuk mengeksplorasi materi 2D

Tim Dr. Daeneke mendemonstrasikan isolasi beta-telurit dengan teknik sintesis yang dikembangkan secara khusus berdasarkan kimia logam cair.

“Campuran cair telurium (Te) dan selenium (Se) disiapkan dan dibiarkan menggelinding di atas permukaan,” jelas rekan penulis pertama Patjaree Aukarasereenont.

“Berkat oksigen di udara ambien, tetesan cair secara alami membentuk lapisan tipis oksida permukaan beta-telurit. Saat tetesan cairan berguling di permukaan, lapisan oksida ini menempel padanya, mengendapkan lembaran oksida yang tipis secara atomik menjadi penghalang. “

“Prosesnya mirip dengan menggambar: Anda menggunakan batang kaca seperti pulpen dan logam cair adalah tinta Anda,” jelas Ms. Aukarasereenont, yang merupakan mahasiswa doktoral FLEET di RMIT.

Ali Zavabeti, Patjaree Aukarasereenont dan Torben Daeneke

Tim RMIT dari kiri, Ali Zavabeti, Patjaree Aukarasereenont dan Torben Daeneke dengan elektronik transparan. Kredit: FLEET

Sementara fase β telurit yang diinginkan tumbuh di bawah 300 ° C, telurium murni memiliki titik leleh yang tinggi, di atas 500 ° C. Oleh karena itu, selenium telah ditambahkan untuk menghasilkan a lega yang memiliki titik leleh lebih rendah, memungkinkan sintesis.

“Lembaran ultraminated yang kami peroleh hanya setebal 1,5 nanometer – mereka hanya sesuai dengan beberapa atom. Materi itu sangat transparan di seluruh spektrum yang terlihat, memiliki pita 3,7 eV yang berarti pada dasarnya tidak terlihat oleh publik. Mata manusia,” jelasnya. rekan penulis Dr. Ali Zavabeti.

Evaluasi beta-tellurite: hingga 100 kali lebih cepat

Untuk mengevaluasi sifat elektronik dari bahan yang dikembangkan, transistor efek medan (FETs) dibuat.

“Perangkat ini telah menunjukkan karakteristik p-type switching dan mobilitas lubang tinggi (sekitar 140 cm2V-1s-1), menunjukkan bahwa beta-tellurite sepuluh hingga seratus kali lebih cepat dari semikonduktor oksida tipe-p yang ada. Rasio on / off yang sangat baik (lebih dari 106) juga membuktikan bahwa bahan tersebut cocok untuk perangkat yang cepat dan hemat energi, ”kata Ms. Patjaree Aukarasereenont.

“Hasilnya menemukan celah penting dalam perpustakaan bahan elektronik,” kata Dr. Ali Zavabeti.

“Memiliki semikonduktor tipe cepat dan transparan yang kami miliki berpotensi merevolusi elektronik transparan, sekaligus memungkinkan visualisasi yang lebih baik dan perangkat hemat energi.”

Tim berencana untuk mengeksplorasi lebih jauh potensi semikonduktor baru ini. “Penyelidikan lebih lanjut kami terhadap materi yang menarik ini akan mengeksplorasi integrasi ke dalam elektronik konsumen yang ada dan generasi mendatang,” kata Dr. Torben Daeneke.

Referensi: “Mobilitas tinggi tipe-p β-TeO2 dua dimensi” 5 April 2021, Sifat Elektronik.
DOI: 10.1038 / s41928-021-00561-5

Peneliti FLEET dari RMIT, ANU dan UNSW telah bekerja sama dengan rekan-rekan dari Deakin University dan University of Melbourne. Matthias Wurdack (ANU) dari FLEET melakukan eksperimen transfer nanosheet 2D sementara Kourosh Kalantar-zadeh (UNSW) membantu analisis karakteristik material dan perangkat.

Proyek ini telah didukung oleh Australian Research Council (Center for Excellence and DECRA Programs), penulis juga mengakui dukungan dari RMIT University Microscope and Mechanic Analysis (RMMF), University’s Research Micron. RMIT (MNRF) dan pendanaan yang diterima melalui program fellowship pascadoktoral McKenzie dari University of Melbourne.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.