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Jun 29, 2023

Potenciando la electrónica avanzada con materiales en capas y amplia

El carburo de silicio (SiC) y los nitruros del grupo III (GaN, AlN, InN y sus aleaciones) desempeñan un papel crucial en la conversión de energía eficiente desde el punto de vista energético, la electrónica de alta frecuencia y la optoelectrónica. Al combinar el

El carburo de silicio (SiC) y los nitruros del grupo III (GaN, AlN, InN y sus aleaciones) desempeñan un papel crucial en la conversión de energía eficiente desde el punto de vista energético, la electrónica de alta frecuencia y la optoelectrónica. Combinando la tecnología madura de estos semiconductores de banda ancha con las propiedades excepcionales de los materiales 2D, como el grafeno y los dicalcogenuros de metales de transición (específicamente disulfuro de molibdeno (MoS2)), los investigadores pueden desarrollar diodos y transistores ultrarrápidos.

Desde abril de 2020 hasta marzo de 2023, investigadores del CNR-IMM (Italia), CNRS-CRHEA (Francia), IEE-SAS (Eslovaquia), MFA-EK (Hungría) y la Universidad de Palermo (Italia) colaboraron en el FLAG- Proyecto ERA ETMOS para construir dispositivos conceptuales basados ​​en MoS2, SiC y nitruro de galio (GaN).

Lo más destacado del proyecto ETMOS fue el desarrollo de diodos de heterounión MoS2/SiC y MoS2/GaN con excelentes propiedades de rectificación. La inyección de corriente sintonizable se logró adaptando el dopaje de superficies de MoS2 o SiC (GaN) [1,2,3].

Dado el alto potencial de aplicación de esta investigación en el campo de la electrónica de alta potencia y alta frecuencia, la empresa italiana STMicroelectronics se sumó, dando como resultado dos solicitudes de patente estadounidenses, compartidas entre CNR y STMicroelectronics, sobre diodos y transistores avanzados basados ​​en la combinación. de MoS2 con SiC [4] y GaN [5].

Para construir tales estructuras, el equipo exploró diferentes metodologías, incluida la deposición química de vapor (CVD) de uno y dos pasos [1,2,6], la deposición por láser pulsado (PLD) [3], la epitaxia de haz molecular (MBE) y la exfoliación avanzada. /métodos de transferencia [7,8,9]. Los investigadores también evaluaron varios protocolos de caracterización, basados ​​en la combinación de micro-Raman, microscopía de fuerza atómica (AFM/conductiva-AFM) y microscopios electrónicos de transmisión de resolución atómica, para evaluar el número de capas, el dopaje, la deformación de MoS2 y la corriente. inyección en heterouniones MoS2 con SiC y GaN.

El proyecto ETMOS ha difundido activamente sus resultados científicos a través de diversos medios, incluida su publicación en revistas de acceso abierto revisadas por pares, la participación en conferencias internacionales y la organización de un simposio en la reunión de otoño de 2022 de la Sociedad Europea de Investigación de Materiales (EMRS).

“La integración de materiales 2D proporciona nuevas funcionalidades a SiC y GaN, ampliando la gama de aplicaciones potenciales de estos semiconductores de banda ancha. Espero que esta tecnología abra nuevas oportunidades de mercado”, afirma el director de investigación de CNR-IMM, Filippo Giannazzo.

Referencias

Densidad de corriente versus polarización característica de un diodo de heterounión MoS2/4H-SiC, que muestra un excelente comportamiento de rectificación. Imagen adaptada de Ref.[3]. Derechos de autor Wiley, 2023.

( a ) AFM, ( b ) Micro-Raman y caracterización STEM de resolución atómica de películas monocapa de MoS2 cultivadas en GaN. Imagen adaptada de Ref.[2]. Derechos de autor Elsevier, 2023.

Redactor científico y coordinador de la iniciativa 'Diversidad en Grafeno'.

Densidad de corriente versus polarización característica de un diodo de heterounión MoS2/4H-SiC, que muestra un excelente comportamiento de rectificación. Imagen adaptada de Ref.[3]. Derechos de autor Wiley, 2023.

( a ) AFM, ( b ) Micro-Raman y caracterización STEM de resolución atómica de películas monocapa de MoS2 cultivadas en GaN. Imagen adaptada de Ref.[2]. Derechos de autor Elsevier, 2023.

Redactor científico y coordinador de la iniciativa 'Diversidad en Grafeno'.