“纳米画笔”画出电子器件中科院研发制备低维半导体器件新技术

集微网消息(文/图图)近日,中科院上海技术物理研究所科研人员研发出一种简单制备低维半导体器件的方法——用“纳米画笔”勾勒未来光电子器件。

据中科院之声消息,研究人员利用二维材料性质很容易受到环境影响这一特性,在二维材料表面覆盖一层铁电薄膜,使用纳米探针施加电压在铁电材料表面扫描,通过改变对应位置铁电材料的性质来实现对二维材料性质的精准操控。当设计好器件功能后,科研人员只需使用纳米探针“画笔”在铁电薄膜“画布”上画出各种各样的电子器件图案,利用铁电薄膜对低维半导体材料物理性质的影响,就能制成所需的器件。

针对在更小面积集成更多电子元件的未来趋势与需求,中科院之声报道指出,厚度仅有0.3至几纳米的低维材料应运而生,可以用于制备纳米级别厚度的电子器件。

据悉,在实际实验操作中,纳米是什么材料“画笔”是原子力显微镜的纳米探针,它的作用就相当于传统晶体管的栅电极,可以用来加正电压或负电压。但不同于传统栅电极,原子力显微镜的针尖是可以任意移动的,在水平空间上可以精确“画出”纳米尺度的器件。在这个过程中,研究人员通过控制加在针尖上电压的正负性,就能构建各种电子和光子器件,比如存储器、光探测器、光伏电池等等。

值得关注的是,研究人员还进一步将这种探针扫描技术应用于准非易失性存储器。这种器件制备技术还可用于设计“电写入,光读出”的存储器。

据介绍,阵列图形的每个区域都经过针尖去控制它的载流子类型,进而控制低维材料的发光强度,然后通过一个相机拍照就能直接获取一张荧光强度照片,暗的单元可以用来代表存储态中的“0”,亮的单元可以用来表示“1” 。

据了解,该研究是由中国科学院上海技术物理研究所与复旦大学、华东师范大学、南京大学,中国科学院微电子研究所等多个课题组合作完成。研究成果已于2020年1月24日,发表于《自然-电子学》。(校对/小北)

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