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新型薄膜半導體電子遷移速度創紀錄,有望催生性能更優電子設備
文章來源:科技日報     更新時間:2024-07-19 15:13:15
據美國趣味科學網站16日報道,來自美國麻省理工學院、美國陸軍作戰能力發展司令部(DEVCOM)陸軍研究實驗室和加拿大渥太華大學等機構的科學家,利用名為三元石英的晶體材料,成功研制出一種新型超薄晶體薄膜半導體。薄膜厚度僅100納米,約為人頭發絲直徑的千分之一。其中電子的遷移速度創下新紀錄,約為傳統半導體的7倍。這一成果有助科學家研制新型高效電子設備。相關論文發表于《今日材料物理學》雜志。

  研究論文通訊作者、麻省理工學院的賈加迪什·穆德拉指出,他們通過分子束外延過程制造出了這款薄膜半導體。該過程需要精確控制分子束,逐個原子地構建材料,這樣獲得的材料瑕疵最小最少,從而實現更高的電子遷移率。

  研究人員向這種薄膜半導體施加電流時,記錄到電子以10000平方厘米/伏秒的破紀錄速度遷移。相比之下,在標準硅半導體內,電子的遷移速度通常約為1400平方厘米/伏秒;在傳統銅線中則更慢。

  研究人員將這種薄膜半導體比作“不堵車的高速公路”,認為這有助于研制更高效、更可持續的電子設備,如自旋電子設備和可將廢熱轉化為電能的可穿戴熱電設備。

  研究團隊指出,即使材料中最微小的瑕疵也會阻礙電子運動,從而影響電子遷移率。他們希望進一步改進制作過程,讓薄膜變得更纖薄,從而更好地應用于未來的自旋電子設備和可穿戴熱電設備。

  總編輯圈點:

  薄膜半導體由于具有高電子遷移率、可調控的能帶結構、優異的光電性能等,在電子器件、光電器件等領域具有廣泛的應用前景。人們對薄膜半導體的研究早在20世紀50年代就已開始,迄今已非常成熟。但隨著納米技術和柔性電子技術的大幅進步,以及類似本文中電子遷移率刷新的成果出現,薄膜半導體將迎來質的飛躍。

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