鏡よ鏡、最も効率的な半導体は誰だ?(Mirror, mirror, who is the most efficient semiconductor of them all?)

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ペンシルベニア州立大学の研究者が次世代の2次元半導体を悩ませる「ミラーツイン」欠陥を解決した可能性 Penn State researchers may have solved the “mirror twins” defect plaguing the next generation of 2D semiconductors

2023-08-03 ペンシルベニア州立大学(PennState)

◆カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者たちが、次世代の2D半導体材料の合成方法に関する課題を解決する可能性を示しました。2D半導体材料は原子の薄い電子デバイスに使用され、現在の合成方法では、シャッターの「ミラーツイン」欠陥が発生することがわかりました。これにより、トランジスタなどのデバイスの性能が低下し、次世代のIoTやAIなどの電子機器の進化に制約が生じていました。
◆研究チームはこの欠陥を解消する方法を見つけ、Nature Nanotechnology誌にその成果を発表しました。この研究結果は、半導体研究に大きな影響を与えるとされ、より広い範囲で応用される可能性があります。

<関連情報>

C面サファイア上のWSe2エピタキシーにおける核生成とドメイン配向制御のためのステップエンジニアリング Step engineering for nucleation and domain orientation control in WSe2 epitaxy on c-plane sapphire

Haoyue Zhu,Nadire Nayir,Tanushree H. Choudhury,Anushka Bansal,Benjamin Huet,Kunyan Zhang,Alexander A. Puretzky,Saiphaneendra Bachu,Krystal York,Thomas V. Mc Knight,Nicholas Trainor,Aaryan Oberoi,Ke Wang,Saptarshi Das,Robert A. Makin,Steven M. Durbin,Shengxi Huang,Nasim Alem,Vincent H. Crespi,Adri C. T. van Duin &Joan M. Redwing
Nature Nanotechnology  Published:27 July 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-023-01456-6

extended data figure 1

Abstract

Epitaxial growth of two-dimensional transition metal dichalcogenides on sapphire has emerged as a promising route to wafer-scale single-crystal films. Steps on the sapphire act as sites for transition metal dichalcogenide nucleation and can impart a preferred domain orientation, resulting in a substantial reduction in mirror twins. Here we demonstrate control of both the nucleation site and unidirectional growth direction of WSe2 on c-plane sapphire by metal–organic chemical vapour deposition. The unidirectional orientation is found to be intimately tied to growth conditions via changes in the sapphire surface chemistry that control the step edge location of WSe2 nucleation, imparting either a 0° or 60° orientation relative to the underlying sapphire lattice. The results provide insight into the role of surface chemistry on transition metal dichalcogenide nucleation and domain alignment and demonstrate the ability to engineer domain orientation over wafer-scale substrates.

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