一个研究人员团队橡树岭国家实验室，能量部件，用标准电子束光刻方法综合了一种新的合成过程，以在纳米厚的半导体晶体内的随机图案中形成复杂和可伸缩的半导体异质阵列。这种独特的过程取决于将单层晶体的图案化区域转换为另一层晶体。该研究已在自然通信中发表。
复杂的、可扩展的半导体异质结阵列是未来电子技术的重要组成部分，它是通过脉冲激光沉积硫原子，将光刻暴露的区域转化为二硫化钼，在二维单晶钼层中形成的。拉曼光谱图显示，硫原子(绿色)取代了平版曝光区(顶部)的硒原子(红色)。图片来源:美国能源部橡树岭国家实验室
晶体管是支持微芯片的设备的电子构件块，例如计算机和智能手机。通过整合金属，半导体和绝缘体来开发这些晶体管。目前的晶体管产生非常小，测量仅为10nm宽，并且由3D晶体产生。然而，一种新颖的技术利用2D晶体的厚度仅测量1nm以允许极其薄的电子器件。
为此，世界各地的研究人员正在测试由标准层状材料制成的二维晶体，以限制二维内的电子传输。欧洲杯足球竞彩科学家们最近发现了几种方法，可以用平版印刷技术将单层碳原子石墨烯制成带状导线，并与一层相同的氮化硼绝缘。然而，到目前为止，合成和加工技术还没有发展到在纳米厚的层内刻蚀两种半导体之间的异质结来制造晶体管。
在最新的技术中，研究小组首先在合适的基片上合成了纳米厚的二硒化钼晶体层，然后使用传统的光刻方法沉积氧化硅的保护图案。接下来，用激光产生的硫原子束轰击晶体的暴露区域。晶体中的硒原子被这些硫原子所取代，形成具有类似晶体结构的二硫化钼。这两种半导体晶体都产生了尖锐的结，这是超薄电子器件的首选基石。
我们可以做出任何我们想要的图案。
Masoud Mahjouri-Samani他是这项研究的共同负责人
地河是橡树岭国家大学的头儿吗纳米材料欧洲杯足球竞彩中心的合成和功能组装组纳诺欧洲杯足球竞彩他也是欧洲杯线上买球能源部基础科学项目的首席研究员，致力于受控合成和生长机制纳米材料欧洲杯足球竞彩．
Mahjouri-Samani表示，可以同时生产无数包含多种模式的2D构建块。这项研究将着眼于在一张纸的顶部和底部开发不同类型的图案，甚至用不同的图案将纸分层。
在二维晶体中的缩放，容易地实现的可伸缩，容易地实现的过程和易于形成二维晶体的横向半导体杂交型的缩放，满足了对“构建块”的关键需要，以使下一代超薄装置能够从柔性消费电子设备到太阳能的应用。
地河
“由于数字控制，我们选择脉冲激光沉积硫磺，它为您提供了表面的磁通量，”Mahjouri-Samani说。“你基本上可以制作任何类型的中间合金。您可以替换，说，硫磺的20％或30％，或50％。“
gehegan补充说:“脉冲激光沉积还可以调节硫原子的动能，使你能够探索更广泛的加工条件。”
如果适当控制晶体中硫与硒的比例，就可以相应地调整半导体的带隙，这是决定光学和电子特性的关键特征。为了制作电致发光显示器和其他光电器件，微芯片制造商将具有不同带隙的半导体组合在一起，例如二硫化钼的带隙相对高于二硒化钼的带隙。
当电压加到由两种半导体组成的晶体上时，空穴和电子都从二硫化钼转移到二硒化钼，并再次结合在二硒化钼的带隙处产生光。由于这一特点，可以通过制作单层系统的带隙来产生多色光。Mahjouri-Samani补充说，这种方法也可以用于传感器和晶体管等其他应用。
该研究组正计划看到它们的脉冲激光蒸发和转化技术是否将与硒和硫原子以外的原子同样地工作。
我们试图在一个二维平面上制造更复杂的系统——集成更多的成分，放入不同的构件——因为在一天结束的时候，一个完整的工作设备需要不同的半导体、金属和绝缘体。
Mahjouri-Samani
In order to gain a better insight into the process of changing a single, nanometer-thick crystal into another crystal, the team applied ORNL’s powerful electron microscopy, particularly atomic-resolution Z-contrast scanning transmission electron microscopy developed at the lab and can now be accessed by researchers across the globe through the Center for Nanophase Materials Sciences.
来访的科学家Leonardo Basile和电子显微镜家Andrew Lupini使用这种方法捕获了二硫化钼和二硒化钼晶体中原子的六方排列，测量厚度为纳米。
我们可以通过图像中硫原子和硒原子的强度直接区分它们。这些图像和电子能量损失谱使研究小组能够精确地描述半导体异质结。
兰尼尼
本文标题为“单层二维半导体内的横向杂交轨迹图案化阵列”。美国能源部，科学办公室资助了这项研究欧洲杯线上买球
这项研究的一部分是在纳米相材料科学中心进行的，该中心是美国能源部在ORNL的科学用户设施办公室。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球厄瓜多尔高等教育、科学、技术和创新国家秘书处支持Basile的研究。欧洲杯线上买球
参考