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二硫化鉬電晶體能屈能伸

公告類型: 一般公告
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美國科學家首度在可撓的塑膠基板上,成功製造出高性能的二硫化鉬(molybdenite, MoS2)電晶體。這項成果顯示二硫化鉬這種材料應該很適合用來製作高速、低耗能的可撓式電子元件。

在直接能隙材料中,電子-電洞對的激發比在間接能隙材料中效率高得多,因此LED、太陽電池、光偵測器及其他光電元件大多採用直接能隙材料。此外,能隙的存在也使元件較容易開與關,這對電晶體而言至為關鍵。二硫化鉬由於具有1.8 eV寬的直接能隙,被看好是當前二維半導體晶體之選,相較於只有間接能隙的矽,可能更適合用來製作某些光電元件,有些科學家甚至認為在未來電子線路應用中,它可能會是「神奇材料」石墨烯(純石墨烯並無能隙)的競爭對手。

二硫化鉬的電子遷移率超過100 cm2/Vs,甚至可能高達500 cm2/Vs,已足以媲美最先進的矽材。由於二硫化鉬屬於凡德瓦固體(即層與層間以凡德瓦力鍵結),應該能與各種基板相容,包括透明或可撓式基板。先前曾有團隊嘗試將二硫化鉬覆在塑膠基板上,但樣品的表現遠遜於在傳統硬質的氧化物基板上。

最近德州大學奧斯丁分校及聖母大學的研究人員利用標準微影技術,成功地在可撓式塑膠Kapton上製作出多層二硫化鉬電晶體,其開關電流比足以媲美製作在矽基板上的元件,耗電非常低,而且任意彎曲也不影響其機械或電子特性。團隊領導者之一的Deji Akinwande強調,實驗採用的彎曲半徑為1 mm,已接近目前所知可撓性最佳的石墨烯。

Akinwande指出,這種2D材料由於厚度極薄,表面又沒有懸鍵,因此適合搭配非傳統的基板如塑膠、玻璃甚至布料。該團隊期望二硫化鉬電晶體能應用在可撓式及智慧電子產品中,例如顯示器及可捲起的電腦。他們已經製作出n型的二硫化鉬電晶,目前正嘗試製作p型的,以便實現互補式數位系統。詳見近期的ACS Nano | DOI: 10.1021/nn401429w。


原始網站: http://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=844
譯者/譯者服務單位:奈米科學網編譯   責任編輯:蔡雅芝
發布日期: 2013/06/24
發布人員: 王芊樺