İki ölçülü (2D) yarımkeçirici materiallar daha kiçik, lakin yüksək performanslı elektron komponentlərin inkişafına imkan verə bilər və beləliklə, müxtəlif cihazların inkişafına töhfə verə bilər. Qabaqcıl elektron xassələrə malik 2D yarımkeçiricilərin sintezində əhəmiyyətli addımlar atıldığı halda, onların substratlara təmiz ötürülməsi və real cihazlara etibarlı inteqrasiyası indiyədək çətin olduğunu sübut etmişdir.

Pekin Universitetinin, Pekin Qrafen İnstitutunun və Çinin digər institutlarının tədqiqatçıları bu yaxınlarda cihazlarda elektrik yükünün axınına nəzarət etməyə kömək edən izolyasiya materialları olan 2D yarımkeçiriciləri dielektrik materiallarla inteqrasiya etmək üçün yeni üsul hazırlayıblar. Onların yanaşması, Nature Electronics -də nəşr olunan bir məqalədə , qrafenlə örtülmüş mis səthdə ultra nazik dielektrik filmin epitaksial böyüməsini nəzərdə tutur ki, bu da sonradan onun müxtəlif substratlara minimal qüsurlarla ötürülməsini təmin edir.

“Kağız ikiölçülü materialların (məsələn, qrafen kimi) mikroelektronik cihazlara inteqrasiyasında davamlı çətinlikləri dərk etməklə ortaya çıxdı” deyə məqalənin müvafiq müəllifləri Zhongfan Liu, Li Lin və Yanfeng Zhang Tech Xplore-a bildiriblər.

“Polimer dayaqlarından istifadə edən ənənəvi ötürmə üsulları tez-tez kimyəvi çirklənmə, mexaniki gərginlik və səthlər arası qüsurları təqdim edir ki, bu da cihazın performansını pozur. Beləliklə, tədqiqatımız qrafenin daxili xüsusiyyətlərini qorumaq və köçürmə və enmə zamanı təmiz, yaxşı idarə olunan interfeysi təmin etməklə bu problemləri aradan qaldıran hərtərəfli, vafli miqyaslı prosesi inkişaf etdirmək məqsədi daşıyırdı.”

Yeni təklif etdikləri vafli miqyaslı prosesi nümayiş etdirmək üçün Lin və onun həmkarları əvvəlcə monokristallı dielektrik, yəni antimon oksidi (Sb ₂ O ₃ ) sintez etdilər. Daha sonra bu dielektrik Cu(111) substratında yetişdirilən qrafenin üzərinə yerləşdirdilər.

Lin izah etdi: “İlkin olaraq, Sb ₂ O ₃ filmi vakuumlu termal buxarlanma prosesi vasitəsilə qrafen üzərində epitaksial olaraq yetişdirilir”. “Daha sonra mis su-etanol qarışığı ilə qabaqcadan işlənir ki, nazik oksid təbəqəsi əmələ gəlir, bu da qrafen və mis arasındakı yapışmanı azaldır. Dielektrik təbəqə təkcə transferi dəstəkləmir, həm də kapsullaşdırıcı təbəqə rolunu oynayır və bununla da onu çirklənmədən və mexaniki zədələrdən qoruyur.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=2793866484&adk=1121470953&adf=3042148327&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1744019012&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-04-approach-reliably-2d-semiconductors-dielectrics.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1744019012674&bpp=1&bdt=74&idt=161&shv=r20250403&mjsv=m202504020101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1744018721%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1744018721%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1744018721%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=4989973459926&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1797&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355972%2C95355974%2C31091512%2C95355501%2C31091541%2C95344791%2C95356661%2C95356809%2C95356927%2C95357454&oid=2&pvsid=3397039894676133&tmod=1010175978&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&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=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=170

Qeyd edək ki, tədqiqatçılar bu prosesin 4 düymlük qrafen vaflisinin minimal qüsurlarla hədəf substratlara etibarlı ötürülməsinə imkan verdiyini göstəriblər. Gələcəkdə bu, 2D yarımkeçiriciləri dielektrik materialları birləşdirən yeni elektronikanın inkişafı üçün yeni imkanlar aça bilər .

“Biz qorunub saxlanmış daxili elektrik xüsusiyyətlərinə (təxminən 14,000 sm ² V ^-1 s ^-1 ) orta daşıyıcı hərəkətliliyi) və tək kristal dielektrik Sb ₂ O _{3 ilə inteqrasiya olunmuş 4 düymlük} qrafen vaflisinin toxunulmaz ötürülməsini həyata keçirdik ” dedi Lin. “Maraqlıdır ki, bizim metodumuz uzun müddət havaya məruz qaldıqdan sonra belə minimal performans dalğalanmaları ilə əla cihazın vahidliyini və uzunmüddətli sabitliyini təmin edir.”

Lin və onun həmkarlarının bu yaxınlarda apardıqları işin nəzərəçarpacaq praktiki əhəmiyyəti var, çünki onların hazırladığı metod tezliklə 2D materiallar əsasında müxtəlif yüksək performanslı və aşağı güclü mikroelektronika və optoelektronikanın miqyaslana bilən istehsalına imkan verə bilər.

Növbəti tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, tədqiqatçılar öz yanaşmalarını inkişaf etdirməyi planlaşdırır, eyni zamanda onu real cihazlarda 2D materialların 3D inteqrasiyasına genişləndirməyə çalışırlar.

“Biz çox qatlı, üçölçülü inteqrasiya edilmiş strukturlar yaratmaq üçün 2D materialların yığılmasını və dəqiq uyğunlaşdırılmasını asanlaşdıran qabaqcıl ötürmə üsullarını inkişaf etdirməyi hədəfləyirik” dedi Lin. “Bu tədqiqat 3D konfiqurasiyalarında təbəqələrarası birləşmə, interfeys nəzarəti və naxışlarla bağlı problemlərin həllinə yönələcək və nəticədə yüksək performanslı, sıx inteqrasiya olunmuş elektron və optoelektronik cihazların istehsalına imkan verəcəkdir.”

Daha çox məlumat: Junhao Liao et al, İki ölçülü material cihazları üçün tək kristallı surma oksidindən istifadə edərək dielektrik yardımlı köçürmə, Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01353-x .

Jurnal məlumatı: Nature Electronics 

© 2025 Science X Network