新開發「奈米摺紙」結晶控制技術,可望利用於極小微晶片開發

 

刊登日期:2021/5/19
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英國薩塞克斯大學(University of Sussex)透過在石墨烯或其他2D材料中導入奈米尺度的線狀缺陷,進而改變電荷載子密度或電子能帶構造的方式,發現可藉此改變電子特性。利用這一項在2D材料活用「奈米摺紙」方法的新結晶控制技術,將可望開發出比既有微晶片小100倍的奈米微晶片,進而在電腦、智慧型手機等領域實現可達到數千倍高速性能之次世代技術的開發。

由於石墨烯等2D材料藉由機械性形變可以誘發相轉移(Phase Transition),進而取得電氣或光學方面的特性變化,因此在形變電子學(Straintronics)的應用上受到矚目,目前已有史丹佛大學利用石墨烯成功製作出壓電材料的實例,利用此類手法開創新電子技術也日漸受到期待。

此次薩塞克斯大學則是注意到石墨烯與二硫化鉬的2D材料上具有皺摺或扭折之類的奈米尺度線狀缺陷,並透過原子力顯微鏡(AFM)、密度泛函理論(DFT)對這些線狀缺陷產生之局部形變對電子特性、局部機械性質造成的影響進行了解析。結果顯示,此類線狀缺陷造成的形變在石墨烯上因為產生局部壓縮應力,促使電荷載子密度增加;而在二硫化鉬上則是產生拉伸應力,進而減少了電荷載子密度。

研究團隊表示,透過在2D材料上機械性導入如同奈米摺紙般的皺褶,使其電荷載子密度或電子能帶構造產生變化,將可藉此產生類似電晶體的作動。而此手法也意味著可以藉此創造出比既有微晶片小100倍的奈米微晶片,並進一步運作速度促成加快數千倍的電子設備開發。另一方面,利用新技術只需要導入較為簡單的皺褶,無須像既有半導體製造時要添加摻雜(Doping)元素,故可在室溫製程下進行製造,因此是一項能源消耗較少的環境友善技術。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/210319_graphene-nano-origami.html
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