14:40 2022-05-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Autopasivizarea electronică a unui singur post vacant în fosfor negru
_ Autopasivarea electronică a unui singur vacanță în fosfor negru
Oamenii de știință de la NUS au descoperit că un material semiconductor bidimensional (2D), cunoscut sub denumirea de fosfor negru (BP), prezintă un fenomen de autopasivare electronică prin rearanjarea defectelor sale libere. Acest lucru poate spori mobilitatea de încărcare a materialului și a analogilor săi.
Semiconductorii 2D cu mobilitate mare a purtătorului sunt esențiale pentru dezvoltarea dispozitivelor electronice și optoelectronice ultra-subțiri, de mare viteză și eficiente din punct de vedere energetic. Cu toate acestea, multe dintre procesele existente de sinteză a materialelor și fabricarea dispozitivelor utilizate pentru semiconductori 2D introduc inevitabil defecte de suprafață, în special locuri libere cu legături suspendate. Aceste defecte acționează adesea ca niște chiuvete nedorite pentru purtătorii de sarcină și centrele de recombinare neradiativă a perechilor electron-gaură fotoexcitate, limitând performanța dispozitivului. Prin urmare, pasivizarea eficientă a acestor locuri libere de suprafață în materiale semiconductoare 2D cu mobilitate ridicată este vitală pentru a-și menține caracteristicile dispozitivelor de înaltă performanță. BP este un tip de material 2D cu mobilitate ridicată, cu numeroase utilizări în aplicații optoelectronice și fotovoltaice. Deoarece cuprinde un singur element, prezintă comportamente unice de pasivare a defectelor, care sunt diferite de alți semiconductori 2D formați din două sau mai multe elemente (de exemplu, calcogenuri metalice).
O echipă de cercetare condusă de profesorul asociat Jiong LU de la Departamentul de Chimie, Universitatea Națională din Singapore a folosit atât tehnicile de microscopie cu tunel de scanare (STM) cât și de microscopie cu forță atomică fără contact (nc-AFM) pentru a arăta că reconstrucția locală și ionizarea unui singur loc vacant (SV) pe suprafața BP îl face să se încarce negativ, ceea ce duce la pasivarea legăturilor suspendate asociate și transformând SV inactiv electric. Acest mecanism de auto-pasivare poate fi declanșat prin recoacere termică ușoară sau prin manipularea vârfului STM (a se vedea figura a-d) și se bazează pe formarea unui tip special de legătură chimică la locul defectului, cunoscut sub numele de legătură hipervalentă homo-elementală (vezi figura). b). Această lucrare este realizată în colaborare cu grupul de cercetare al profesorului asistent Aleksandr RODIN de la Colegiul Yale-NUS și cu profesorul Pavel Jelínek de la Institutul de Fizică, Academia Cehă de Științe.
În studiul publicat în Physical Review Letters, Echipa de cercetare a evaluat impactul acestui efect de auto-pasivizare al SV asupra performanței mobilității purtătorului prin măsurarea unui dispozitiv cu tranzistor cu efect de câmp (FET) realizat din BP. Ei au comparat structura electronică locală și comportamentul de împrăștiere înainte și după auto-pasivizarea la locul defectului. Cercetătorii au observat o creștere a mobilității găurilor de până la 43% după declanșarea mecanismului de auto-pasivare, ceea ce duce la îmbunătățirea performanței dispozitivului FET. Acest lucru se datorează probabil inactivării legăturilor suspendate la locul defectului și stingerii stărilor sale electronice în gol asociate.
Au fost exploatate strategii dezvoltate în industria semiconductoarelor, inclusiv funcționalizarea chimică și acoperirea suprafeței. pentru pasivarea locurilor libere de suprafață în semiconductori 2D pentru a elimina stările electronice dăunătoare asociate în gol. Cu toate acestea, majoritatea schemelor de pasivare dezvoltate până în prezent îmbunătățesc în principal randamentul cuantic al fotoluminiscenței fără o îmbunătățire semnificativă a proprietăților de transport de sarcină. Unii chiar degradează performanța electronică prin modificarea structurii moleculare (van der Waals).
Prof. Lu a spus: „Spre deosebire de aceste metode convenționale, noua schemă de pasivare raportată poate reprezenta o strategie ideală de pasivare a suprafeței, care poate dezactiva selectiv doar stările de defect fără a lăsa o schimbare permanentă a rețelei cristaline și degradarea performanței electronice. Lucrarea noastră deschide. o nouă cale de auto-pasivizare electronică a defectelor, crucială pentru optimizarea în continuare a mobilității transportatorului în BP și analogii săi.”
Comentarii:
Adauga Comentariu