Silikon əsaslı tranzistorların xüsusiyyət ölçüsü nəzəri həddə yaxınlaşır və bu, yarımkeçiricilərin atom səviyyəsində istehsalı üçün daha yüksək tələblər irəli sürür. Atom səviyyəli istehsalın əsas ideyası maddələri atom səviyyəsində dəqiqliklə emal etmək və manipulyasiya etməkdir ki, bu da çipin enerji istehlakını əhəmiyyətli dərəcədə azaldacaq və çipin hesab gücündə böyük artım əldə edəcək.

2D materialların ənənəvi silikon əsaslı yarımkeçirici cihazların üzləşdiyi problemləri həll edəcəyi gözlənilir. Pn qovşağı informasiya əsrində optoelektronik cihazların əsas vahididir.

Əvvəlki tədqiqatlar göstərdi ki, 2D şaquli pn keçidləri qəfəs uyğunsuzluğundan asılı olmayaraq sadəcə hazırlana bilər. Bununla belə, interfeyslərdəki van der Waals boşluğu və yığma prosesində daxil olan çirklər səbəbindən 2D şaquli pn qovşaqları daşıyıcının hərəkətliliyini azaldacaq.

2D yanal pn qovşağı bu problemləri effektiv şəkildə həll edə bilər. Buna görə də, yüksək keyfiyyətli 2D yanal pn qovşağının qurulmasının necə həyata keçirilməsi 2D yarımkeçiricilərin praktik tətbiqi üçün çox vacibdir.

İon implantasiyası texnikası ənənəvi yarımkeçirici sənayesində pn qovşaqlarının qurulması üçün yetkin dopinq üsuludur, idarə olunan dopinq konsentrasiyası və dərinliyi, bol dopinq elementləri, vahid dopinq sahəsi və çirkləndirici olmayan dopinq prosesi kimi üstünlüklərə malikdir.

Bununla belə, insident ionlarının yüksək enerjisi (onlarla keV) səbəbindən ənənəvi ion implantasiyası texnikası implantasiya prosesi zamanı atom baxımından nazik 2D materialları zədələyəcək və ya hətta nüfuz edəcək və nəticədə cihazın sıradan çıxmasına səbəb olacaq. Buna görə də, ənənəvi ion implantasiyasından istifadə edərək 2D materialların elektrik və optik xüsusiyyətlərini birbaşa modulyasiya etmək çətindir.

“Light Science & Applications” jurnalında dərc olunan məqalədə , Uhan Universiteti, Çin, Təhsil Nazirliyinin Süni Mikro və Nano-strukturlar üzrə Əsas Laboratoriyasının Fizika və Texnologiya Məktəbindən professor Xiangheng Xiao-nun rəhbərlik etdiyi alimlər qrupu 2D yanal pn homojunction qurmaq üçün aşağı enerjili ion implantasiya sistemini işləyib hazırlamışdır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1725352153&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-09-energy-ion-implantation-enables-2d.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiNy4wLjAiLCJ4ODYiLCIiLCIxMjguMC42NjEzLjExNCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyOC4wLjY2MTMuMTE0Il0sWyJOb3Q7QT1CcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI4LjAuNjYxMy4xMTQiXV0sMF0.&dt=1725352153258&bpp=2&bdt=2409&idt=-M&shv=r20240828&mjsv=m202408280101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D115dd7ab24f29971%3AT%3D1725350355%3ART%3D1725351858%3AS%3DALNI_Mb4HUkunVQ4SLlcQFYwSX7YcUGezQ&gpic=UID%3D00000ed2d67470b8%3AT%3D1725350355%3ART%3D1725350355%3AS%3DALNI_MaKBGicQZ1HLvpmn0jztfJx7BMFQA&eo_id_str=ID%3D938f1cb1871ca15e%3AT%3D1725350355%3ART%3D1725351858%3AS%3DAA-AfjaB5rAggLz7wStGWiH6QCPm&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1760410580212&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1040&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=4&adx=447&ady=2136&biw=1903&bih=919&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759842%2C31086545%2C31086548%2C31086552%2C31086589%2C31086638%2C44795921%2C95331690%2C95338227%2C95341534%2C95341663%2C95340844%2C95341515%2C95341519&oid=2&pvsid=683165210216995&tmod=994287644&uas=3&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2F1d%2Fpage3.html&fc=1920&brdim=1366%2C0%2C1366%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1040%2C1920%2C919&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=1&fsb=1&dtd=202

Aşağı enerjili ion implantasiyası texnikası ənənəvi ion implantasiya texnikasının üstünlüklərini miras alır. O, daha az ion enerjisinə və daha dayaz implantasiya dərinliyinə malikdir ki, bu da ənənəvi ion implantasiya üsullarının 2D materialların performansını modulyasiya etmək üçün birbaşa tətbiq edilə bilməyəcəyi problemini həll edəcək.

Bir neçə qrup aşağı enerjili ion implantasiyası üzrə tədqiqat aparsa da, onlar əsasən mikroskopik xarakteristikaya və qüsur modulyasiyasına diqqət yetirmişlər. Bu günə qədər, onların keçiricilik növlərini tamamilə tərsinə çevirmək və yanal pn homo-qovşaqlarını qurmaq üçün 2D materiallarda naxışlı p-tipli dopinqə nail olmaq üçün aşağı enerjili ion implantasiyasından istifadə ilə bağlı tədqiqat çatışmazlığı mövcuddur.

_{İmplantasiya dozasını dəqiq modulyasiya etməklə, WS 2} ləpəsinin keçiricilik növü uğurla modulyasiya edilir ki, bu da n-tipindən bipolyar və ya hətta p-tipinə çevrilə bilər. Bu metodun universallığı onu digər 2D yarımkeçiricilərə də tətbiq etməklə nümayiş etdirilir. Bundan əlavə, WS ₂ yanal pn homo-qovşağına əsaslanan fotodetektor qənaətbəxş öz-özünə işləyən fotodetektor qabiliyyətini nümayiş etdirir.

Bu iş 2D materialların idarə oluna bilən dopinqi üçün effektiv üsul təqdim edir və 2D materialların praktiki tətbiqini təşviq edir.

Müəlliflər azot ionlarını bir neçə qatlı WS ₂ -yə birbaşa implantasiya etmək üçün aşağı enerjili ion implantasiya texnikasından istifadə etdilər və aşağı enerjili azot ionlarının implantasiya dozasına nəzarət etməklə WS ₂ keçirici tipin dəqiq modulyasiyasını həyata keçirdilər .

• WS2 yanal pn homoqovşaq fotodetektorunun fotoelektrik performansı. Kredit: İşıq: Elm və Tətbiqlər (2024). DOI: 10.1038/s41377-024-01477-3
• KPFM-nin ölçülməsi nəticələri və WS2 yan pn homo-qovşağında elektrik performansı. Kredit: İşıq: Elm və Tətbiqlər (2024). DOI: 10.1038/s41377-024-01477-3
• WS2 yanal pn homoqovşaq fotodetektorunun fotoelektrik performansı. Kredit: İşıq: Elm və Tətbiqlər (2024). DOI: 10.1038/s41377-024-01477-3
• KPFM-nin ölçülməsi nəticələri və WS2 yan pn homo-qovşağında elektrik performansı. Kredit: İşıq: Elm və Tətbiqlər (2024). DOI: 10.1038/s41377-024-01477-3

“İmplantasiya dozasını artırmaqla, WS _{2 -nin keçirici növü n-tipindən bipolyar və ya hətta p-tipinə dəyişdirilə bilər. 1 × 10} ¹⁴ ion sm ^-2 ion implantasiya dozasında , cari açma / söndürmə nisbəti. N-WS ₂ FET-in göstəricisi 3,9×10 ^6-a _çata bilər .

_{“Aşağı enerjili azot ionunun implantasiyası WSe 2} , MoS ₂ və SnS ₂ kimi digər tipik n-tipli ikiölçülü metal xalkogenid materiallarına da genişləndirildi . Onların keçiricilik növləri uğurla n-tipindən p-tipinə çevrildi. metodun universallığı”, – deyə onlar əlavə ediblər.

Aşağı enerjili ion implantasiyası texnikasını litoqrafiya texnikası ilə birləşdirərək, müəlliflər 2D materialların naxışlı dopinqini həyata keçirdilər. WS ₂ lateral pn homo-qovşağı uğurla hazırlandı.

“Kelvin zond qüvvəsi mikroskopiyası qovşaq bölgəsində aşkar səth potensialı fərqinin olduğunu xarakterizə edir və bu üsulla naxışlı dopinqlə yanal pn homoqovşağının qurulmasının məqsədəuyğunluğunu nümayiş etdirir. Pn qovşağı işıqlandırma altında əhəmiyyətli fotovoltaik təsir göstərir və qənaətbəxş özünü göstərir. müxtəlif dalğa uzunluqlu lazerlər altında güclü fototəsbitetmə qabiliyyəti.”

^{“1,7 mVt sm -2} -də 532 nm lazer işıqlandırması altında , bu pn qovşağına əsaslanan öz-özünə işləyən fotodetektor 0,39 V açıq dövrə gərginliyinə, təxminən 35 mA Vt ^-1 və 9,8 × 10 ¹⁰ həssaslığa və aşkarlama qabiliyyətinə nail ola bilər. Cons.”

Tədqiqatçılar deyirlər: “İnteqral sxemlərə uyğun gələn bu dopinq üsulu 2D yarımkeçirici cihazların performansını modulyasiya etmək üçün böyük tətbiq potensialını göstərir və 2D materialların praktik tətbiqini təşviq etmək üçün etibarlı strategiya təqdim edir.”

Daha çox məlumat: Yufan Kang et al, Aşağı enerjili azot ionu implantasiyası vasitəsilə yanal WS2 pn homoqovşağının qurulması üçün məkan seçici p-tipli dopinq, İşıq: Elm və Tətbiqlər (2024). DOI: 10.1038/s41377-024-01477-3

Jurnal məlumatı: İşıq: Elm və Tətbiqlər 

Wuhan Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir