比石墨烯优质的2D磷烯 在两个维度可以击败硅

上网时间: 2015年07月21日? 作者:R. Colin Johnson? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:硅材料? 石墨烯? 2D磷烯?

国际半导体技术蓝图(ITRS)持续寻找硅替代材料的行动备受全球瞩目,业界期望能找到一种能以2D实现超高速的理想导电材料。石墨烯及其衍生版本碳纳米管(CNT)一直是最被看好的热门技术,但黑磷在光子学应用上也已经展现优于石墨烯的性能。

最近,加拿大麦基尔大学(McGill University)与蒙特利尔大学(Universite de Montreal)的研究人员们宣称,2D单层的黑磷——磷烯(phosphorene),能够展现优于石墨烯以及硅的纯粹电路电子特性。

2D导电材料的优点在于能在室温下实现趋近超导速度,加上极其适用于延伸ITRS开发蓝图——未来将需要原子级单层延续摩尔定律(Moore's Law)进展。遗憾的是,任何材料的原子单层都十分易碎,因而必须找到能够沈积多层而且是2D形式的导电材料。

比石墨烯优质的2D磷烯 在两个维度可以击败硅_《国际电子商情》图中的黑磷模型说明其原子单层的「可折迭蜂巢式」内部结构(来源:McGill University)_1
图中的黑磷模型说明其原子单层的「可折迭蜂巢式」内部结构(来源:McGill University)

“我们的研究显示可以诱导电子在多个2D形式的黑磷原子层中移动,”麦基尔大学教授Thomas Szkopek解释,“就纯科学的理由来看,我们仍然不知道电子如何在有限的2D中移动的细节;而在技术方面,这是因为电子组件在电子受限于2D时所展现的功能更好。”

在室温下,磷烯的电子迁移率已经被测定可达到硅(2700cm2??/Vs)的2倍,而在冷却时(3900cm2/Vs)更高达将近3倍,预计在针对相容基板与电极优化后,还可达到更高的电子迁移率。其缺点是黑磷单层一直表现得不够稳定,除非能够隔离于正常大气环境的保护之中。不过,麦基尔大学的研究人员们认为这并不算是太严重的问题,因为他们已经发现2D电子在黑磷中移动时甚至可穿透多层导电材料。

“大家都知道黑磷的稳定度不足,除非采取隔离于环境的预防保护措施。再者,黑磷单层越薄,就越不稳定。”Szkopek指出,“但根据我们的观察,其实并不需要在黑磷单原子层看到2D的电子运动,这对于未来的黑磷组件开发具有重要的实质意义。”

为了证明这个观点,研究人员们将黑磷制造成量子阱场效应晶体管(FET)裸晶,它能够以超过100,000的电流定值轻松地导通与断开。即使这种材料采用多层制造,研究人员们也能利用磁致传输测量展现2D载体。此外,研究人员们还预测这种磷烯FET能够以极低电压作业,实现低功耗作业。

比石墨烯优质的2D磷烯 在两个维度可以击败硅_《国际电子商情》麦基尔大学与蒙特利尔大学的研究人员们携手打造出量子阱场效晶体管裸晶(来源:McGill University)_2
麦基尔大学与蒙特利尔大学的研究人员们携手打造出量子阱场效晶体管裸晶(来源:McGill University)

未来,研究人员将以最佳的磷烯层数与最佳介电质进行实验,期望能制造出磷烯FET与最佳金属触点。除了优化,研究人员们并计划研究如何在晶圆厂中大规模制造这种材料的方法。

麦基尔大学教授Guillaume Gervais、蒙特利尔大学教授Richard Martel也参与了这项研究。该研究中的磁场实验是在佛罗里达州的国家高磁场实验室进行;该实验室由美国国家科学基金会(NSF)、佛罗里达州以及美国能源部(DoE)共同赞助支持。

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载


[ 投票数:? ] 收藏 ??? 打印版 ??? 推荐给同仁 ??? 发送查询 ??? ?订阅杂志

评论
免费订阅资讯速递
信息速递-请选择您感兴趣的技术领域:
  • 安防监控
  • 便携设备
  • 消费电子
  • 通信与网络
  • 分销与服务
  • 制造与测试
  • 工业与医疗
  • 汽车电子
  • 计算机与OA
  • 电源管理
  • 无源器件与模组
  • 新能源
  • 供应链管理
论坛速递
相关信息
  • 什么是2D磷烯?
  • 国际电子商情提供相关2D磷烯技术文章及相关2D磷烯新闻趋势,及更新最新相关2D磷烯电子产品技术

  • 什么是硅材料?
  • 国际电子商情提供相关硅材料技术文章及相关硅材料新闻趋势,及更新最新相关硅材料电子产品技术

  • 什么是石墨烯?
  • 国际电子商情提供相关石墨烯技术文章及相关石墨烯新闻趋势,及更新最新相关石墨烯电子产品技术

?新浪微博推荐
Global Sources


编辑推荐
?大家正在说


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
电子元器件数据手册下载
数据手册搜索

Datasheets China.com

《汽车电子特刊》

汽车电子系统在现代的汽车中占有的比重越来越高,对产品设计的工程师来说,产品的设计和验证面临着很多的挑战。本期《汽车电子特刊》将会向您呈现ADI技术对于汽车电子行业的应用等,还有IIC汽车电子论坛的精彩回顾哦!

扫一扫,关注最新资讯

esmc