美國一個科學家團隊在最新出版的《科學》雜志上介紹了一種能在原子層面“無縫縫制”兩種超薄晶體的新技術(shù)。這將為制造高質(zhì)量新型電子產(chǎn)品提供可能。
在電子學領(lǐng)域,兩種不同的半導體接觸形成的界面區(qū)域“異質(zhì)結(jié)”是太陽能電池、LED(發(fā)光二極管)或計算機芯片的重要構(gòu)件。兩種材料的接觸界面越平坦,電子流動越容易,產(chǎn)品性能越優(yōu)越。
異質(zhì)結(jié)由原子規(guī)則排列形成的晶體構(gòu)成,但不同晶體中原子排列間隙千差萬別,給制備帶來很大挑戰(zhàn)。論文第一作者、康奈爾大學的謝塞恩接受新華社記者采訪時介紹說:“如果異質(zhì)結(jié)縫合不整齊,電子在界面處會被散射,導致發(fā)熱,這還限制了高性能晶體管的制備。此外,以前的異質(zhì)結(jié)不能作為LED發(fā)光,因為發(fā)光需要完美整齊的界面。”
異質(zhì)結(jié)通常的制備方法,先讓其中一種材料生長,改變條件后再讓另一種材料生長??的螤柎髮W和芝加哥大學的研究團隊找到一個完美的生長環(huán)境,讓只有3個原子厚度的兩種不同晶體同時被高質(zhì)量地合成出來。
結(jié)果顯示,兩種材料的晶格縫合緊致,沒有缺陷,在掃描電子顯微鏡下觀察,間隙較大的材料有所“卷曲”,從而與較小的材料實現(xiàn)精準“對位”。
研究人員在最常用的電子器件二極管上測試了這種材料,結(jié)果發(fā)現(xiàn)二極管被點亮了。謝塞恩說:“只有3個原子厚度的LED被點亮,這是我們見過的這種材料最出色的表現(xiàn)。”
這種材料將有助于開發(fā)出柔性LED、幾個原子厚度的二維電路以及拉伸后可以變色的纖維等。
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原文標題:美科學家在原子層面“無縫縫制”兩種晶體
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