图 1. (a) 基于混合阳离子 2D-PPA 的钙钛矿结构图。2D 或准 2D 结构可能在晶粒边界处形成。此处显示 n = 2 准 2D 结构以供说明。使用单阳离子 PEA + 和混合阳离子 F5PEA + –PEA + 2D-PPA 的器件特性比较:(b) 具有正向和反向电压扫描方向的光电流密度-电压曲线;(c) EQE 曲线;(d) 稳定的功率输出;(e) 室温下相对湿度为 45%–60% 时未封装器件的储存稳定性(ISOS-D-1 稳定性)。
摘要:开发自然具有带隙的石墨烯状二维材料引起了极大的兴趣。由于固有的宽带隙和2D平面中的高移动性,在这方面,包含三嗪环(T-COF)的共价有机框架在这方面具有很大的希望,而单层T-COF的综合仍然是高度挑战的。在此,我们介绍了在AU上定义的石墨烯状T-COF的制造(111)。而不是通常用于表面合成的单个/多步单型反应,而是逐步的逐步表面反应,包括藻类环乙酸酸酯,C o键裂解和C H键激活,并被触发,从而触发了受控的乘积进化。除了精确的表面合成中的精确控制外,这项工作还提出了一个单原子层有机半导体,其宽带隙为3.41 eV。g raphene对下一代技术有着巨大的希望; [1-3]然而,其零带隙限制了其在电子设备中的使用。综合自然具有带隙的石墨烯状二维材料已成为一种有希望的替代策略。[4-8]在这方面,包含三嗪环(T-COF)的共价有机框架具有
我们的军事系统严重依赖其内部的微系统。几十年来,DARPA 一直致力于研究,以提高这些技术的性能。这有助于工程师提供越来越多的紧凑型设备和便携式平台,以支持国防训练和行动。随着军事能力的发展,对这些微电子器件的要求也在不断提高——从以更高的频率运行到在单个芯片上集成数十亿个晶体管。在过去的二十年里,特别是过去两年的电子复兴计划,DARPA 在电子研发方面投入了大量资金,以发现能够实现更高性能和功能的新材料和设计。硅长期以来一直是微电子器件的标准半导体材料,现在仍然是大量商业和国防应用的标准材料。然而,硅可以提供多少性能的理论极限——特别是对于以更高功率和频率运行的系统——在实践中正在达到。这一长期存在的现实检验推动了对替代半导体技术的探索。
ETMOS 项目旨在通过分子束外延 (MBE) 和脉冲激光沉积 (PLD) 开发电子级过渡金属二硫属化物 (TMD) 的大面积生长。根据最近关于在六方晶体衬底上生长的 MoS2 外延质量的报告和初步结果,我们将推动这些材料在宽带隙 (WBG) 六方半导体 (SiC、GaN、AlN、AlGaN 合金) 和绝缘蓝宝石上的外延层生长。五个合作伙伴在薄膜生长 (CNRS、SAS)、高级特性和模拟 (CNR、HAS、U-Pa)、加工和电子设备原型 (CNR) 方面拥有互补的技能。将在不同衬底 (Si、蓝宝石、SiC、块状 GaN) 上生长 WBG 半导体模板/薄膜,以完全控制起始材料的特性并制备外延就绪表面,从而实现高质量和均匀的 TMD MBE 和 PLD 生长。沉积范围将从单层 (1L) 到几层 (最多 5) MoS2 和 WSe2,并在直径最大为 100 毫米的晶片上控制亚单层厚度。将开发 MBE 或 PLD 期间的 TMD 替代掺杂,重点是 MoS2 的 p+ 掺杂,这对设备应用具有战略意义。除了生长设施外,ETMOS 联盟还拥有整套形态、结构、化学、光学和电扫描探针表征,有助于在每个生长步骤中实现高质量。将通过专门设计的测试设备研究 TMD 的电性能 (掺杂、迁移率、电阻率等) 以及跨 TMD/WBG 异质结的电流传输。实验将通过生长模拟和 WBG 上 TMD 电子能带结构的从头计算来补充。将制定多尺度表征协议,以将我们的外延 TMD 与使用相同或互补沉积方法的其他小组的结果进行对比。最后,将制造利用 TMDs/WBG 异质结特性的器件原型,包括:(i) 基于 p+-MoS2 与 n-GaN 或 n-SiC 原子突变异质结的带间隧穿二极管和晶体管;(ii) MoS2/GaN 和 MoS2/SiC UV 光电二极管;(iii) 具有 Al(Ga)N/GaN 发射极和 1L TMD 基极的热电子晶体管。开发的材料/工艺的目标是在项目结束时达到 TRL=5。由于 ETMOS 合作伙伴与 SiC 和 GaN 领域的领先工业企业(STMicroelectronics、TopGaN、Lumilog)保持着持续合作,因此来自行业的代表将成为 ETMOS 顾问委员会的成员,为工艺与生产环境的兼容性提供指导。我们的 TMDs 生长活动与常用的 CVD 方法高度互补。我们预计与石墨烯旗舰项目第 1 和第 3 部门的团队将产生强大的协同作用,从而促进欧洲在 TMD 和设备应用大面积增长方面的能力。
摘要:在双层石墨烯 (BLG) 中打开带隙对于石墨烯基电子和光子器件的潜在应用具有重要意义。本文,我们报告了通过在 BLG 和 Ru 衬底之间插入硅烯在 BLG 中产生相当大的带隙。我们首先在 Ru(0001) 上生长高质量的 Bernal 堆叠 BLG,然后将硅烯插入 BLG 和 Ru 之间的界面,这通过低能电子衍射和扫描隧道显微镜得到证实。拉曼光谱显示,插入的 BLG 的 G 和 2D 峰恢复到独立 BLG 特征。角分辨光电子能谱测量表明,BLG 中打开了约 0.2 eV 的带隙。密度泛函理论计算表明,大带隙打开是 BLG 中掺杂和波纹/应变共同作用的结果。这项工作为 BLG 中带隙打开的机制提供了深刻的理解,并增强了基于石墨烯的器件开发的潜力。关键词:双层石墨烯、带隙、协同机制、插层、硅烯 ■ 介绍
碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 器件将逐渐取代现有的硅技术,因为硅已经达到其物理电学性质的固有极限。 因此,自 2007 年以来,硅基器件已不再能够跟上摩尔定律的步伐,曲线出现了平台期:摩尔预测,集成电路制造商每年应该能够将单个硅芯片上可容纳的晶体管数量翻一番。 相反,晶体管尺寸正在以较慢的速度减小;自 2007 年以来,尺寸减小的进程已明显放缓。 美国劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL) 最近制造的最小硅 MOSFET 的宽度(沟道长度)仅为 7 纳米,即仅比单个硅原子的尺寸大一个数量级。 在这种几何尺寸下,可能会发生量子隧穿,并且器件将失去控制电流流动的能力。因此,最近的发展意味着硅技术正在接近该材料的理论物理极限。由于硅的特性阻碍了器件性能的进一步提高,微电子研发变得更具挑战性,需要投入大量资金,有时似乎不经济,因为它太昂贵了。
b'在室温下,已证实 GaN 半导体中 1.5 \xce\xbc m 电信波长的稀土激光作用。我们已报道了在上述带隙激发下,通过金属有机化学气相沉积制备的 Er 掺杂 GaN 外延层产生的受激发射。使用可变条纹技术,已通过发射强度阈值行为作为泵浦强度、激发长度和光谱线宽变窄的函数的特征特征,证实了受激发射的观察。使用可变条纹设置,在 GaN:Er 外延层中已获得高达 75 cm 1 的光增益。GaN 半导体的近红外激光为光电器件的扩展功能和集成能力开辟了新的可能性。'
激光剥离 (LLO) 通常用于将功能薄膜与下面的基板分离,特别是将基于氮化镓 (GaN) 的发光二极管 (LED) 从蓝宝石中分离出来。通过将 LED 层堆栈转移到具有定制特性的外来载体(例如高反射表面),可以显著提高光电器件的性能。传统上,LLO 是使用纳秒级的紫外激光脉冲进行的。当指向晶圆的蓝宝石侧时,蓝宝石/GaN 界面处的第一层 GaN 层吸收脉冲会导致分离。在这项工作中,首次展示了一种基于 520 nm 波长的飞秒脉冲的 LLO 新方法。尽管依赖于亚带隙激发的双光子吸收,但与传统的 LLO 相比,超短脉冲宽度可以减少结构损伤。在详细研究激光影响与工艺参数的关系后,我们开发了两步工艺方案,以制造边长可达 1.2 毫米、厚度可达 5 微米的独立 InGaN/GaN LED 芯片。通过扫描电子显微镜和阴极发光对分离的芯片进行评估,结果显示 LLO 前后的发射特性相似。
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寻找具有直接带隙和高载流子迁移率的二维 (2D) 稳定材料因其在电子设备中的应用而受到广泛关注。利用第一性原理计算和粒子群优化 (PSO) 方法,我们预测了一种具有二维空间全局最小值的新型 2D 稳定材料 (HfN 2 单层)。HfN 2 单层具有直接带隙 (∼ 1.46 eV),根据变形势理论预测其具有高载流子迁移率 (∼ 10 3 cm 2 · V − 1 · s − 1)。在应变条件下,通过施加简单的外部应变可以很好地保持和灵活调节直接带隙。此外,新预测的 HfN 2 单层具有良好的热稳定性、动力学稳定性和机械稳定性,这通过从头算分子动力学模拟、声子色散和弹性常数得到了验证。这些结果表明 HfN 2 单层是未来微电子器件中很有前途的候选材料。
