Illinoisissa sijaitsevan Urbana-Champaignin yliopiston monialaiset tutkijat ja insinöörit ovat löytäneet uuden tarkemman menetelmän nanomittakaavan kokoisten sähkömekaanisten rakenteiden luomiseksi. Lähes satunnainen löytö johti siihen, että tutkijat pystyvät nyt toteuttamaan molekyylitason rakenteita.
Viime vuosina 2D-materiaalit erilaisine sähköisine ominaisuuksineen ovat kiehtoneet tutkijoita. Nykyisissä elektroniikkapiireissä kerrosten etsauksella muodostetaan virrankulun mahdollistavat kuviot. Mutta miten toteuttaa vastaavat rakenteet kaksiulotteisista kootun molekyylikerroksiin?
Professori Arend Van der Zanden laboratoriossa toiminut tutkija Jangyup Son teki kokeita yksittäisillä grafeenikerroksilla ja Xenon-difluoridilla (XeF2). Hän sattui heittämään syövytyskammioon toisen käsillä olleen materiaalin: boorinitridin (hBN), joka on sähköinen eriste.
Tuloksena oli, että yksittäinen kerros grafeenia oli yhä paikallaan, mutta paksu hBN oli etsautunut kokonaan pois Xenon-difluoridilla.
- Tämä havainto antoi meille mahdollisuuden kuvioida kaksiulotteisia rakenteita asettamalla grafeenikerroksia muiden materiaalien, kuten boorinitridin (hBN), siirtymämetallien dikalkogeenien (TMDC) ja mustafosforin (BP) kerrosten välille ja syövyttäen tarkasti vain yhtä kerrosta etsaamatta alla olevaa kerrosta, toteaa professori van der Zande.
Uuden tekniikan tutkimiseksi ryhmä loi yksinkertaisen grafeenitransistorin testatakseen sen suorituskykyä verrattuna aiemmin tehtyihin grafeenitransistoreihin. Nykyään ne kuvioidaan tavalla, joka aiheuttaa vikoja materiaalissa ja heikentää transistoreiden suorituskykyä. Lisäksi transistorit on kapseloitava, jotta se pysyvät toimintakykyisenä.
Uuden tekniikan avulla tehtyjen transistorien suorituskyky ylittää kaikki muut aiemmin kehitetyt grafeenitransistorit. Uuden tekniikan myötä grafeenimolekyylin voi jättää kapseloimatta ja samalla se kestää etsauksen, joka tarvitaan kontaktien tekemiseen materiaaliin.
- Seuraavaksi haluamme nähdä, kuinka skaalautuvaa tekniikka on ja mahdollistaako se aiemmin tekemättömiä piirirakenteita, sanoo van der Zande.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 15.11.2018
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
