Блог

Jun 29, 2023

Расширение возможностей современной электроники с помощью многослойных материалов и широкого спектра

Карбид кремния (SiC) и нитриды III группы (GaN, AlN, InN и их сплавы) играют решающую роль в энергоэффективном преобразовании энергии, высокочастотной электронике и оптоэлектронике. Объединив

Карбид кремния (SiC) и нитриды III группы (GaN, AlN, InN и их сплавы) играют решающую роль в энергоэффективном преобразовании энергии, высокочастотной электронике и оптоэлектронике. Объединив зрелую технологию этих широкозонных полупроводников с исключительными свойствами 2D-материалов, таких как графен и дихалькогениды переходных металлов (в частности, дисульфид молибдена (MoS2)), исследователи могут разрабатывать сверхбыстрые диоды и транзисторы.

С апреля 2020 г. по март 2023 г. исследователи из CNR-IMM (Италия), CNRS-CRHEA (Франция), IEE-SAS (Словакия), MFA-EK (Венгрия) и Университета Палермо (Италия) сотрудничали в проекте FLAG- Проект ERA ETMOS по созданию концептуальных устройств на основе MoS2, SiC и нитрида галлия (GaN).

Изюминкой проекта ETMOS стала разработка гетеропереходных диодов MoS2/SiC и MoS2/GaN с превосходными выпрямляющими свойствами. Перестраиваемая инжекция тока была достигнута путем подбора легирования поверхностей MoS2 или SiC (GaN) [1,2,3].

Учитывая высокий потенциал применения этого исследования в области мощной и высокочастотной электроники, итальянская компания STMicroelectronics присоединилась к нему, в результате чего были поданы две патентные заявки в США, совместно используемые CNR и STMicroelectronics, на усовершенствованные диоды и транзисторы на основе комбинации MoS2 с SiC [4] и GaN [5].

Для создания таких структур команда исследовала различные методологии, включая одно- и двухэтапное химическое осаждение из паровой фазы (CVD) [1,2,6], импульсное лазерное осаждение (PLD) [3], молекулярно-лучевую эпитаксию (MBE) и расширенное отшелушивание. /методы передачи [7,8,9]. Исследователи также оценили различные протоколы определения характеристик, основанные на сочетании микро-рамановской, атомно-силовой микроскопии (AFM/кондуктивная-AFM) и трансмиссионных электронных микроскопов с атомным разрешением, чтобы оценить количество слоев, легирование, деформацию MoS2 и ток. инжекция в гетеропереходы MoS2 с SiC и GaN.

Проект ETMOS активно распространял свои научные результаты различными способами, включая публикацию их в рецензируемых журналах открытого доступа, участие в международных конференциях и организацию симпозиума на осеннем собрании Европейского общества исследования материалов (EMRS) 2022 года.

«Интеграция 2D-материалов обеспечивает новые функциональные возможности SiC и GaN, расширяя диапазон потенциальных применений этих широкозонных полупроводников. Я ожидаю, что эта технология откроет новые рыночные возможности», — говорит директор по исследованиям CNR-IMM Филиппо Джаннаццо.

Рекомендации

Зависимость плотности тока от смещения гетеропереходного диода MoS2/4H-SiC, демонстрирующая отличные характеристики выпрямления. Изображение адаптировано из ссылки [3]. Авторские права Wiley, 2023 г.

(а) АСМ, (б) микрорамановское исследование и исследование STEM с атомным разрешением монослойных пленок MoS2, выращенных на GaN. Изображение адаптировано из ссылки [2]. Авторские права Elsevier, 2023 г.

Научный писатель и координатор инициативы «Разнообразие в графене».

Зависимость плотности тока от смещения гетеропереходного диода MoS2/4H-SiC, демонстрирующая отличные характеристики выпрямления. Изображение адаптировано из ссылки [3]. Авторские права Wiley, 2023 г.

(а) АСМ, (б) микрорамановское исследование и исследование STEM с атомным разрешением монослойных пленок MoS2, выращенных на GaN. Изображение адаптировано из ссылки [2]. Авторские права Elsevier, 2023 г.

Научный писатель и координатор инициативы «Разнообразие в графене».