Výzkumníci z Carnegie Mellon University (Pittsburgh) vyvinuli metodu, která umožňuje vytvářet ve velkém objemu materiál pro výrobu dvourozměrných polovodičů s rekordně vysokým výkonem. Jejich práce by mohla vést k účinnějším a laditelnějším fotodetektorům, které by otevřely cestu nové generaci světelných senzorů a multifunkčních optoelektronických zařízení.
Xu Zhang a jeho kolegové chtěli původně vytvořit fotodetektor na bázi 2D materiálu (o tloušťce jednoho atomu nebo nebo tomu blízkého). Dnešní polovodičový průmysl se ve velké míře spoléhá na technologii CMOS, která využívá dva typy polovodičů – typu p (s děrovou vodivostí) a typu n (s elektronovou vodivostí).
Zatímco existuje mnoho druhů 2D materiálů typu n, 2D materiály typu p jsou vzácné. Vědci proto hledali nový výkonný polovodičový materiál typu p. Vyzkoušeli tellur, polokov ze skupiny chalkogenů (v periodické tabulce ve sloupci pod kyslíkem), o němž se vědělo, že může fungovat jako polovodič p. Ukázalo se, že z testovaných 2D materiálů má tellur nejvyšší pohyblivost elektronů (1 450 cm na 2/Vs), což znamená, že zařízení z něj vyrobená mohou pracovat extrémně rychle. Je také mnohem stabilnější na vzduchu než jeho dnešní hlavní konkurence, černý fosfor, takže tak snadno nedegraduje, zařízení zůstává funkční a zachovává si původní účinnost po delší dobu.
2D tellur vědci připravili fyzikální depozicí z par. Hlavní autor článku Tianyi Huang uvádí, že tento postup výrazně obohacuje rodinu 2D polovodičů. „Díky tomu, že tellur je polovodič typu p a jeho vynikajícím elektrickým vlastnostem se stal silným kandidátem pro různé potenciální aplikace, jako jsou vysokorychlostní obvody CMOS, vysokofrekvenční radiofrekvenční obvody, fotodetektory, sběr energie atd.“
Tianyi Huang et al, Physical Vapor Deposition of High-Mobility P-Type Tellurium and Its Applications for Gate-Tunable van der Waals PN Photodiodes, ACS Applied Materials & Interfaces (2024). DOI: 10.1021/acsami.4c14865
Zdroj: Carnegie Mellon University / Phys.org, přeloženo / zkráceno
