Okayama Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Tədqiqatçılar mikroreaktorun içərisində böyüyən monolayer ikiölçülü yarımkeçiricilərin real vaxt görüntülərini çəkərək ərimiş prekursor damlacıqlarının atom miqyasında kristal əmələ gəlməsini necə idarə etdiyini ortaya qoydular. Müəllif: Okayama Universitetindən Dr. Hiroo Suzuki, Yaponiya

Silikon əsaslı yarımkeçirici cihazların miniatürləşdirilməsi fundamental fiziki məhdudiyyətlərə yaxınlaşdıqca, elektronika sənayesi daha yüksək inteqrasiya və daha aşağı enerji istehlakı təmin edə biləcək alternativ materiallara təcili ehtiyacla üzləşir. Yalnız bir atom qalınlığında olan ikiölçülü (2D) yarımkeçiricilər, unikal elektron və optik xüsusiyyətlərinə görə perspektivli namizədlər kimi ortaya çıxmışdır. Lakin, intensiv tədqiqat marağına baxmayaraq, yüksək keyfiyyətli 2D yarımkeçirici kristalların böyüməsini idarə etmək əsas elmi və texnoloji problem olaraq qalmışdır.

Yaponiyanın Okayama Universitetinin Elektrik və Rabitə Mühəndisliyi kafedrasının tədqiqatçı dosenti Hiroo Suzuki başçılıq etdiyi tədqiqat qrupu, Şinshu Universitetindən Dr. Kaoru Hisama və Keio Universitetindən Dr. Şun Fujii ilə birlikdə, bu materialların atom miqyasında necə böyüdüyünü birbaşa müşahidə edərək əsas maneəni aşıb. Tədqiqatçılar inkişaf etmiş yerində müşahidə sistemindən istifadə edərək, mikro-məhdudlaşdırılmış reaksiya məkanında əmələ gələn monolayer keçid metal dixalkogenidlərinin (TMDC) real vaxt görüntülərini çəkiblər. Tədqiqat 12 dekabr 2025-ci ildə Advanced Science jurnalında dərc edilib .

Bu iş, substratla yığılmış mikroreaktordan istifadə edərək geniş sahəli monolayer TMDC tək kristallarının sintezində komandanın əvvəlki uğurlarına əsaslanır. Bu metod davamlı olaraq yüksək keyfiyyətli materiallar istehsal etsə də, məhdud məkanda kristal böyüməsini idarə edən mexanizmlər zəif başa düşülmüşdü.

Doktor Suzuki dedi: “Biz əla kristallar düzəldə bilərdik, amma onların necə əmələ gəldiyini dəqiq bilmirdik. Bu anlayış olmadan, müəyyən cihaz tətbiqləri üçün materialları etibarlı şəkildə dizayn etmək çətindir.”Oyna

00:0000:38SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaR1-də yerində müşahidələr kristalın böyümə zamanı üçbucaq formasını qoruduğunu göstərdi. Mənbə: Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202516784

Bu boşluğu aradan qaldırmaq üçün tədqiqatçılar kristalların böyüməsini baş verdiyi kimi müşahidə etməyə imkan verən infraqırmızı qızdırılan kimyəvi buxar çökmə sistemi hazırladılar. Sələf konsentrasiyasını və kükürd tədarükünü diqqətlə tənzimləməklə, fərqli kristal formaları və davranışları olan çoxsaylı böyümə rejimlərini müəyyən etdilər.

Bəzi şərtlər altında ənənəvi üçbucaqlı kristallar əmələ gəlirdi. Digər şərtlər altında isə böyük altıbucaqlı kristallar sürətlə genişlənir və kənarları boyunca ərimiş sələf damcıları toplanırdı. Kükürdlə zəngin mühitlərdə substratın atom miqyaslı xüsusiyyətlərinə cavab olaraq əyilərək istiqamətini dəyişən lentə bənzər kristallar əmələ gəlirdi.

Ən təəccüblü müşahidələrdən biri ərimiş prekursor damcılarının dinamik davranışı idi. Komanda kükürdün daxil olmasının prekursorun ərimə nöqtəsini və səthi gərginliyini aşağı saldığını və damcıların hərəkətliliyini artırdığını aşkar etdi. Bu damcılar substrat boyunca Marangoni effekti kimi tanınan səthi gərginlik qradiyentləri vasitəsilə hərəkət edərək davamlı olaraq böyüyən kristala material verirdi.

Doktor Hisama izah etdi ki, “Damcıların hərəkət etdiyini və kristalların böyüməsinə birbaşa töhfə verdiyini izləmək bir dönüş nöqtəsi idi. Bu, əvvəllər yalnız təxmin edilən böyümə mexanizmlərini təsdiqləməyə imkan verdi.”

Kristal formasının və keyfiyyətinin böyümə şəraitindən necə asılı olduğunu aşkar etməklə, tədqiqat misli görünməmiş dəqiqliklə ikiölçülü yarımkeçiricilərin mühəndisliyi üçün praktik bir çərçivə təmin edir. Bu nəzarət, yalnız silikondan istifadə edərək daha da miniatürləşmə və enerji səmərəliliyinə nail olmaq üçün mübarizə aparan yarımkeçirici inteqral sxemlərdə cərəyan məhdudiyyətlərini aradan qaldırmaq üçün vacibdir.

Təsirləri ənənəvi elektronikadan kənara çıxır. Dəqiq hazırlanmış 2D yarımkeçiricilər daha sürətli və daha enerjiyə qənaət edən smartfonlara, çevik və geyilə bilən sensorlara və kompakt yerli enerji istehsalı cihazlarına gətirib çıxara bilər. Uzunmüddətli perspektivdə tapıntılar, səhiyyə və rifah sektorlarında qabaqcıl monitorinq texnologiyaları da daxil olmaqla, süni intellekt və Hər Şeyin İnterneti sistemləri üçün yüksək inteqrasiya olunmuş , aşağı enerjili yarımkeçirici platformaların inkişafına dəstək ola bilər.

Doktor Suzuki tədqiqatın əhəmiyyətini vurğulayaraq dedi: “Bu tədqiqat göstərir ki, birbaşa müşahidə əsl materialların idarə olunmasının açarıdır. İkiölçülü yarımkeçiricilərin necə böyüdüyünü anlamaqla, atom səviyyəsindən yuxarıya doğru növbəti nəsil elektron cihazları dizayn edə bilərik.”

Nəşr detalları

Hiroo Suzuki və digərləri, Mikroreaktorun İçində: Təkqatlı TMDC-lərin Buxar-Maye-Bərk Böyüməsinin Yerində Real-Vaxt Müşahidəsi, Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202516784

Jurnal məlumatları: Qabaqcıl Elm 

Əsas anlayışlar

Kristal fenomenləriSəth və səthlərarası hadisələr2 ölçülü sistemlərYarımkeçiricilər

Okayama Universiteti tərəfindən təmin edilir 

Daha ətraflı araşdırın