Инженеры пытаются разработать все более эффективные и недорогостоящие методы изготовления электронных компонентов и устройств в крупномасштабных масштабах. Недавно в некоторых исследованиях изучались возможности создания электроники с использованием методов обработки растворов, которые включают нанесение материалов с электрическими свойствами из раствора на поверхность.
Исследователи из Университета Йонсей и Университета Сонгюнкван в Южной Корее недавно изготовили транзисторные матрицы на основе неорганического соединения дисульфид молибдена, используя метод обработки раствором. Их статья, опубликованная в журнале Nature Electronics, могла бы способствовать созданию крупномасштабного и недорогостоящего производства электроники следующего поколения.
«Мы годами работали над обработанными решениями 2D-наноматериалами для масштабируемых электронных приложений, однако до сих пор было очень сложно обеспечить как электронную производительность, так и масштабируемость на основе подходов, основанных на решениях», — рассказали Tech Xplore Джун Хун Кан и Чжон Хо Чо, соавторы статьи.
«Наша предыдущая работа, опубликованная в прошлом году в журнале Advanced Materials, была сосредоточена на демонстрации электроники в масштабе пластин, основанной на различных обработанных растворами 2D-материалах. Основываясь на этом исследовании, основной целью нашей новой работы было максимизировать электронные свойства без ущерба для масштабируемости».
Для изготовления своих пластинчатых транзисторов Кан, Чо и их коллеги использовали коммерческий процесс печати с помощью щелевой матрицы. Это метод нанесения жидких материалов на различные подложки, такие как стекло, металлы или полимеры.
Исследователи создали чернила, содержащие нанослойки дисульфида молибдена и оксида алюминия с добавлением натрия. Затем они использовали печать с помощью щелевой штамповки для нанесения этих чернил на подложку, создавая полупроводниковый слой и слой диэлектрика затвора.
«Для обеспечения высокой масштабируемости мы сначала использовали устройство для нанесения покрытий с помощью щелевой матрицы, которое является методом нанесения покрытий промышленного уровня, для нанесения обработанных раствором слоев диэлектрических и полупроводниковых каналов на 5-дюймовую пластину с высокой однородностью», — пояснили Чо и Кан. «Кроме того, для демонстрации высокопроизводительной электроники мы использовали уникальный диэлектрический слой из оксида алюминия, легированного натрием, который обеспечивает высочайшую подвижность в полевых условиях (>100 см2/Vs) на основе обработанных раствором тонких пленок MoS2».
По первоначальным оценкам, транзисторы, созданные исследователями, работали на удивление хорошо, демонстрируя среднюю подвижность носителей заряда 80,0 см2 В−1 с−1 при измерениях на полевых транзисторах и 132,9 см2 В-1 с−1 при измерениях Холла при комнатной температуре. Чтобы еще больше продемонстрировать потенциал своих транзисторов, Чо, Кан и их коллеги использовали их для создания различных устройств, включая NOT, NOR, NAND и статическую память с произвольным доступом.
В будущем их работа может вдохновить другие исследовательские группы по всему миру на изучение потенциала технологий обработки растворов для изготовления электроники. Эти усилия в совокупности могли бы помочь определить новые процессы для крупномасштабного изготовления электроники.
«Наиболее важным вкладом этой работы является то, что она открывает новый путь для создания высокопроизводительной 2D-электроники на основе материалов в крупномасштабных масштабах с использованием технологии нанесения покрытий промышленного уровня», — добавили Чо и Кан. «В наших следующих исследованиях мы планируем расширить список материалов, обработанных раствором, с различными электронными свойствами, такими как электронный тип, ширина запрещенной зоны и т.д., Которые можно было бы использовать для различных электронных применений».