广告

中英合作,室温下制备出世界最薄单分子电子器件

时间:2020-06-04 作者:网络整理 阅读:
近日,厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室洪文晶教授研究团队,与英国兰卡斯特大学柯林·兰伯特院士团队合作,在室温下制备出了迄今为止世界上最薄的、厚度约为头发丝直径1/60000的单分子电子器件……
广告
ASPENCORE

近日,厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室洪文晶教授研究团队,与英国兰卡斯特大学柯林·兰伯特院士团队合作,在室温下制备出了迄今为止世界上最薄的、厚度约为头发丝直径1/60000的单分子电子器件。该研究成果以“Cross-plane transport in a single-molecule two-dimensional van der Waals heterojunction”为题,在线发表于国际期刊《科学·进展》(Science Advances)上(Sci. Adv. 2020, 6, eaba6714)。J1FEETC-电子工程专辑

J1FEETC-电子工程专辑

半导体被喻为国家的“工业粮食”,其中硅基微电子器件占据了主导地位,在集成电路和芯片的发展进程中,电子器件的小型化一方面使器件的性能不断提升,是驱动信息技术发展的重要动力。J1FEETC-电子工程专辑

但硅基器件小型化正逐步逼近其物理极限,带来诸如热耗散、量子隧穿效应等一系列技术挑战。采用自下而上的方式构筑新型分子电子器件,是推动半导体器件进一步小型化的重要潜在技术路线之一。因此,探索电子器件小型化的尺寸极限具有重要的科学意义和技术价值。J1FEETC-电子工程专辑

在这一工作中,厦门大学π-Lab研究团队通过自主发展能够精准构筑和表征单分子器件的科学仪器技术,实现了两片单层石墨烯电极间距的精确调控,以此将单个平面有机分子连接在两片单层石墨烯电极之间,从而构筑了具有三明治结构、导电通道长度仅为单原子层厚度的单分子范德华异质结器件。进一步选用9种多环芳烃化合物构筑出了一系列单分子二维范德华异质结,并实现了对该类器件的电输运性质的系统电学表征。与传统的单分子电子器件所通过面内输运(in-plane)不同的是,单分子二维范德华异质结的电输运是采用层间输运(cross-plane transport)。虽然导电通道仅有单原子层厚度,但是通过对分子共轭程度乃至拓扑结构的精细调节仍然可以显著改变单分子电子器件的电子输运能力。该工作所发展的构筑技术,还可以拓展到其他二维材料和分子体系,从而为新型单分子二维材料范德华异质结器件的设计、构筑和表征,提供了独特的表征技术和研究方法。J1FEETC-电子工程专辑

J1FEETC-电子工程专辑

他们还发现,虽然导电沟道长度远远小于传统的单分子电子器件(通常为二到五纳米)和硅基电子器件(通常为十到数十纳米),有机分子层的微小结构区别仍会对这类器件的电学性能产生数十倍的显著变化。J1FEETC-电子工程专辑

该研究工作是在π-Lab洪文晶教授、杨扬副教授和英国兰卡斯特大学Colin J.Lambert教授的共同指导下完成的。π-Lab博士生赵世强、硕士生皮九婵(已毕业)、刘俊扬副研究员和英国兰卡斯特大学博士后Qingqing Wu为共同第一作者。π-Lab师佳副教授、陈招斌高级工程师、化学化工学院肖宗源副教授和博士生郑珏婷、李瑞豪、萨本栋微纳米研究院硕士生魏珺颖(已毕业)也参与了本项研究工作。该工作得到国家重点研发计划项目(2017YFA0204902)、国家自然科学基金委(21722305, 21973079, 21673195, 21933012, 21703188)、福建省自然科学基金杰出青年基金项目和厦门大学校长基金的资助,以及固体表面物理化学国家重点实验室、能源材料化学协同创新中心及嘉庚创新实验室的支持。J1FEETC-电子工程专辑

柯林•兰伯特院士团队通过理论计算揭示,这一器件展现了和之前传统单分子电子器件显著不同的新奇电子输运性质,不同分子结构可以有效调控电子通过这一器件的量子隧穿效应,从而为新型分子器件的设计和制备提供了全新思路。J1FEETC-电子工程专辑

“这一仅超薄分子电子器件,展示了纳米尺度电子输运的独特量子隧穿特性,也充分体现了分子电子器件在未来半导体器件小型化领域的重要潜力。”洪文晶说。J1FEETC-电子工程专辑

 论文地址:https://advances.sciencemag.org/content/6/22/eaba6714J1FEETC-电子工程专辑

J1FEETC-电子工程专辑

责编:Luffy LiuJ1FEETC-电子工程专辑

本文综合自厦门大学新闻、证券时报、科技日报报道J1FEETC-电子工程专辑

ASPENCORE
本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 详解安世半导体新一代H2氮化镓技术 新一代H2氮化镓技术,可以减少缺陷,提高成品率;芯片尺寸缩小24%, 其动态特性提升15%
  • 选Si、SiC还是GaN?英飞凌给出了专业的应用建议 Cree推出了首款商用900V SiC功率MOSFET,而且于近期宣布推出Wolfspeed 650V碳化硅MOSFET产品组合;Microchip和ROHM均已发布了新的SiC MOSFET和二极管;英飞凌在2017年底推出了氮化镓器件,今年二月推出了八款650V CoolSiC MOSFET器件;另外,意法半导体和安森美半导体在WBG宽带隙半导体材料方面也有相关投资;ADI公司已经生产出用于高频应用的GaN器件,并相信这种材料将有助于设计人员减小尺寸和重量,同时实现更高的效率和扩展带宽...... 可以看出各大厂商在SiC或GaN宽带隙半导体材料均有所布局和有着自己的发展策略。
  • 氮化镓还是碳化硅,电气工程师该如何选择? 氮化镓晶体管和碳化硅MOSFET是近两三年来新兴的功率半导体,相比于传统的硅材料功率半导体,他们都具有许多非常优异的特性:耐压高,导通电阻小,寄生参数小等。他们也有各自与众不同的特性:氮化镓晶体管的极小寄生参数,极快开关速度使其特别适合高频应用。碳化硅MOSFET的易驱动,高可靠等特性使其适合于高性能开关电源中。本文基于英飞凌科技有限公司的氮化镓晶体管和碳化硅MOSFET产品,对他们的结构,特性,两者的应用差异等方面进行了详细的介绍。
  • GaN IC:推动分立式晶体管走向尽头 采用分立式氮化镓器件或分立式MOSFET器件的设计工程师,现在可以改用GaN集成电路以节省时间、占板面积及提升他们的系统性能,从而实现具备更高的功率密度、更高的效率及更具成本效益的先进设计。当氮化镓集成电路开始集成多个驱动器、保护电路、控制电路及功率晶体管于单个芯片上时,设计师会逐渐减少分立式晶体管的使用。这是分立式晶体管走向尽头的开始。
  • 氮化镓(GaN)在快速充电器市场的应用机遇和设计挑战 氮化镓(GaN)器件以其独特的高开关频率、高功率密度和高转换效率等优势在移动设备PD充电器市场找到了用武之地。但能否成为传统硅器件的理想替代方案而快速普及,还要看其面临的设计、制造和应用问题能否得到有效解决。
  • SiC和GaN的区别及WBG器件市场发展趋势 不久前,人们认为SiC和GaN器件的应用相当困难。但2018年,这些技术的优势开始应用到现实生活中。SiC和GaN被称为“宽带隙半导体”(WBG),WBG器件作为一种新型工具解决了功率器件设计师在这个以“效率”为口号的时代所面临的问题,这将直接给市场带来巨大冲击。
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了