Para peneliti menyadari dioda penerowongan resonan berdasarkan struktur rumah fosfor hitam yang terpelintir
Electronics

Para peneliti menyadari dioda penerowongan resonan berdasarkan struktur rumah fosfor hitam yang terpelintir


Kredit: Srivastava dkk.

Dalam beberapa tahun terakhir, insinyur elektronik di seluruh dunia telah mencoba untuk mengembangkan perangkat heterostruktur semikonduktor baru menggunakan bahan yang tipis secara atomik. Di antara banyak perangkat yang dapat dibuat menggunakan bahan-bahan ini adalah dioda penerowongan resonansi, yang biasanya terdiri dari struktur sumur kuantum yang ditempatkan di antara dua lapisan penghalang.

Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa menumpuk lapisan dua dimensi (2D) yang dipelintir dalam kaitannya satu sama lain dapat meningkatkan atau menekan sambungan antar lapisan pada antarmuka mereka. Penindasan atau peningkatan ini pada gilirannya dapat memodulasi sifat elektronik, optik, dan mekanis dari perangkat yang dihasilkan.

Misalnya, beberapa studi menemukan bahwa transpor arus intralayer dalam sudut kecil twisted bilayer graphene memicu beberapa fenomena eksotis, seperti superkonduktivitas dan feromagnetisme. Pengamatan ini mengilhami pendekatan fundamental baru untuk rekayasa perangkat, yang dikenal sebagai ‘twistronics’ (yaitu, elektronik twist).

Para peneliti di Universitas Sungkyunkwan di Korea Selatan baru-baru ini melakukan penelitian yang bertujuan untuk mengevaluasi potensi desain twistronics untuk dioda penerowongan resonan berdasarkan struktur rumah fosfor hitam. Dioda penerowongan resonansi yang dihasilkan, disajikan dalam makalah yang diterbitkan di Nature Electronics, menunjukkan konduktansi tunneling yang lebih tinggi daripada dioda tunneling resonansi berdasarkan heterostruktur van der Waals.

“Transportasi interlayer saat ini melalui persimpangan yang bengkok juga bisa menjadi topik penelitian yang menarik yang belum dieksplorasi,” Budhi Singh, salah satu peneliti yang melakukan penelitian tersebut, mengatakan kepada TechXplore. “Ini memotivasi kami untuk menyelidiki perilaku transpor arus interlayer dalam struktur rumah berbasis fosfor hitam yang bengkok.”

Dalam serangkaian eksperimen laboratorium, Singh dan tim risetnya mengidentifikasi sejumlah fitur berharga yang menjadi ciri fosfor hitam, termasuk sifatnya yang sangat anisotropik, fungsi kerja yang bergantung pada ketebalan / kepadatan pembawa 2D, dan kopling interlayer yang bergantung pada sudut puntiran. Sifat fosfor hitam yang sangat anisotropik pada akhirnya memungkinkan hilangnya kekuatan sambungan antar lapisan pada sudut putar tertentu.

“Menariknya, kami menemukan bahwa pengangkutan arus antar lapisan di persimpangan bengkok seperti itu dapat dikontrol bahkan pada sudut putaran yang lebih tinggi,” kata Singh. “Antarmuka yang dipisahkan dan ketidaksesuaian momentum yang dibuat melalui permukaan Fermi yang dipelintir juga dapat mempengaruhi perilaku transpor arus antar lapisan dan merupakan bagian dari penyelidikan utama kami. Sebaliknya, pengamatan fenomena eksotis dalam transpor arus intralayer di persimpangan terpelintir terbatas pada sudut putar yang lebih kecil. . “

Untuk mengevaluasi potensi strategi desain yang mereka buat, para peneliti membuat homojunction tri-layer fosfor hitam, dengan mengintegrasikan lapisan tipis fosfor hitam di antara dua lapisan yang lebih tebal. Dalam struktur ini, lapisan tengah yang lebih tipis dipelintir sehubungan dengan lapisan fosfor hitam atas dan bawah.

“Karena struktur bengkok di perangkat kami, antarmuka yang dipisahkan berperilaku seperti penghalang terowongan untuk transportasi pembawa muatan antar lapisan,” jelas Singh. “Jika kita membandingkan struktur ini dengan dioda penerowongan resonansi penghalang ganda konvensional, fosfor hitam tengah berfungsi sebagai analog dari sumur kuantum.”

Dalam perangkat yang dibuat oleh Singh dan rekan-rekannya, munculnya resistansi diferensial negatif dan evolusi posisi puncak dengan ketebalan bervariasi dari lapisan fosfor hitam tengah menghasilkan tanda tangan yang biasanya dikaitkan dengan dioda penerowongan resonan. Terowongan resonansi terjadi ketika energi dan momen dari lapisan fosfor hitam atas dan bawah cocok dengan kondisi sumur kuantum, karena proses kekekalan energi dan momentum.

“Setiap kali kita berbicara tentang fenomena terowongan, harus ada penghalang fisik (yaitu, material dengan celah pita energi yang besar),” kata Singh. “Secara umum, arsitektur ini dicapai dalam perakitan heterostruktur, tetapi kami mendemonstrasikan penerowongan resonan melalui struktur rumah tanpa memerlukan penghalang terowongan fisik.”

Strategi desain twistronics yang diperkenalkan oleh Singh dan rekan-rekannya dapat segera menginspirasi pembuatan perangkat lain yang menunjukkan konduktansi tunneling yang luar biasa. Dalam perangkat yang dibuat oleh para peneliti, mekanisme tunneling didominasi oleh kopling interlayer yang dikendalikan oleh twist, yang menghasilkan kepadatan arus tunneling yang tinggi. Perangkat dioda para peneliti dan perangkat terowongan yang dikendalikan putaran lainnya dengan kepadatan arus tinggi pada akhirnya dapat digunakan untuk mewujudkan berbagai elektronik berkecepatan tinggi, termasuk osilator THz dan sakelar ultrafast.

“Dalam waktu dekat, kami ingin melakukan eksperimen untuk mewujudkan struktur rumah fosfor hitam bengkok dalam aplikasi praktis, seperti perangkat THz dan aplikasi dalam spektroskopi superkonduktor,” tambah Singh.


Konduktivitas abnormal pada graphene bilayer bengkok sudut rendah


Informasi lebih lanjut:
Dioda penerowongan resonansi berdasarkan struktur rumah fosfor hitam terpelintir. Nature Electronics(2021). DOI: 10.1038 / s41928-021-00549-1.

© 2021 Science X Network

Kutipan: Para peneliti menyadari dioda penerowongan resonan berdasarkan struktur rumah fosfor hitam bengkok (2021, 7 April) diambil 7 April 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-04-resonant-tunnelling-diodes-based-black.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 tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel Hongkong