Elektronik yang dapat diprogram berdasarkan doping semikonduktor 2-D yang dapat dibalik
Innovation

Elektronik yang dapat diprogram berdasarkan doping semikonduktor 2-D yang dapat dibalik


Kredit: Lee et al.

Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti telah mencoba mengembangkan jenis baru dari perangkat elektronik berkinerja tinggi. Karena perangkat berbasis silikon mendekati kinerja maksimumnya, mereka baru-baru ini mulai mengeksplorasi potensi pembuatan elektronik menggunakan superkonduktor alternatif.

Semikonduktor dua dimensi (2-D), seperti graphene atau tungsten diselenide (WSe2), sangat menjanjikan untuk pengembangan elektronik. Sayangnya, bagaimanapun, mengendalikan sifat elektronik dari bahan-bahan ini bisa menjadi sangat menantang, karena terbatasnya jumlah ruang di dalam kisi-kisi mereka untuk memasukkan dopan pengotor (sebuah proses yang sangat penting untuk mengontrol jenis pembawa dan sifat elektronik dari bahan semikonduktor).

Para peneliti di University of California, Los Angeles, baru-baru ini menemukan pendekatan yang memungkinkan pengembangan perangkat terprogram yang terbuat dari semikonduktor 2-D. Pendekatan ini, disajikan dalam makalah yang diterbitkan di Nature Electronics, memanfaatkan transisi fase superionik dalam iodida perak untuk menyesuaikan jenis pembawa dalam perangkat yang terbuat dari WSe2 melalui proses yang disebut doping ionik yang dapat dialihkan.

“Tujuan utama dari pekerjaan kami adalah untuk menciptakan perangkat elektronik yang dapat diprogram yang dapat diprogram pada suhu sedang dan dapat beroperasi secara stabil pada suhu kamar,” kata Xiangfeng Duan, salah satu peneliti yang melakukan penelitian tersebut, kepada TechXplore. “Studi kami adalah yang pertama untuk menunjukkan bahwa bahan superionik dapat digunakan untuk menyesuaikan jenis pembawa muatan semikonduktor atomik tipis dan membuat komponen elektronik yang dapat diprogram seperti dioda dan transistor dengan polaritas yang dapat dialihkan, yang beroperasi secara stabil pada suhu kamar dan dapat dihapus oleh isyarat lingkungan. “

Elektronik yang dapat diprogram berdasarkan doping semikonduktor 2D yang dapat dibalik

Ilustrasi perangkat yang dikembangkan oleh para peneliti. Kredit: Lee et al.

Selama beberapa tahun terakhir, beberapa peneliti telah mencoba menggunakan cairan ionik sebagai agen doping elektrostatik untuk memprogram perangkat berbasis semikonduktor 2-D. Namun, sebagian besar perangkat yang dihasilkan hanya dapat beroperasi pada kisaran suhu terbatas, yang biasanya sangat rendah. Alasan utamanya adalah karena cairan ini cenderung memiliki konduktansi ionik yang tinggi pada suhu kamar dan doping ionik terprogram dapat dengan cepat mengendur kembali.

Untuk mengatasi keterbatasan elektronik berbasis semikonduktor 2-D yang dikembangkan sebelumnya, para peneliti mendoping perangkat mereka dengan iodida perak superionik solid-state. Dengan transisi fase superionik yang tajam, iodida perak memiliki sakelar konduktansi ionik yang sangat besar dalam jendela suhu yang sempit. Sifat perak iodida ini memungkinkan Dua dan rekannya untuk memprogram perangkat mereka pada suhu sedang, sekaligus memungkinkan pengoperasian yang stabil pada kondisi sekitar.

“Strategi kami tidak hanya memecahkan tantangan teknologi saat ini dalam semikonduktor 2-D yang menggunakan doping secara selektif, tetapi juga memungkinkan pembuatan jenis baru perangkat elektronik yang dapat dihapus, yang fungsi terprogramnya dapat dihapus sesuai permintaan oleh isyarat lingkungan seperti suhu dan ultraviolet radiasi, “kata Duan. “Kami yakin bahwa kualitas ini diinginkan untuk keamanan informasi elektronik, perlindungan privasi, atau pertahanan di masa mendatang.”

Di masa depan, strategi desain dan pendekatan doping ionik solid-state yang dirancang oleh tim peneliti ini dapat membuka jalan bagi pengembangan perangkat elektronik yang dapat diprogram berdasarkan semikonduktor 2-D, yang dapat beroperasi pada suhu rendah dan sedang. Sementara itu, Duan dan rekan-rekannya berencana melakukan studi lebih lanjut untuk mengeksplorasi potensi pendekatan mereka untuk mengembangkan jenis perangkat lain.

“Dalam studi kami berikutnya, kami akan mengeksplorasi arah baru ini untuk elektronik masa depan lebih lanjut dengan mengambil keuntungan dari interaksi yang menarik antara transpor elektron dalam semikonduktor atom tipis dan transpor ionik dalam bahan ionik,” kata Duan. “Kombinasi keduanya juga dapat mengarah pada pengembangan jenis perangkat neuromorfik yang unik.”


Penguat operasional dibuat menggunakan semikonduktor 2-D


Informasi lebih lanjut:
Sung-Joon Lee dkk. Perangkat yang dapat diprogram berdasarkan doping solid-state yang dapat dibalik semikonduktor dua dimensi dengan iodida perak superionik, Nature Electronics (2020). DOI: 10.1038 / s41928-020-00472-x

© 2020 Science X Network

Kutipan: Elektronik yang dapat diprogram berdasarkan doping semikonduktor 2-D yang dapat dibalik (2020, 12 November) diambil pada 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-11-programmable-electronics-based-reversible-doping.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel