Verwendung von Metallhalogenid-Perowskiten in planaren Geräten durch eine neue Hybridstruktur
Metallhalogenid-Perowskite (MHPs) sind eine Lebensart von Materialien mit vielversprechenden Eigenschaften z. Hd. Halbleiteranwendungen wie Dünnschichttransistoren (TFTs). Insbesondere gen Zinn (Sn) basierende MHPs könnten eine umweltfreundliche Auswahlmöglichkeit zu bleibasierten sein, die giftig sind. Wirklich zu tun sein manche kritische Probleme gelöst werden, vorher MHPs gen Sn-Grund in planaren Halbleiterbauelementen genutzt werden können.
Zwischen Befehl in einer 2D-Struktur (oder Quasi-2D-Struktur mit wenigen Schichten) hemmen Defekte in welcher Kristallstruktur von MHPs gen Sn-Grund, die denn „Korngrenzen“ bezeichnet werden, die Mobilität von Ladungsträgern im gesamten Werkstoff.
Zwischen Verwendung in einem TFT führt dieses Phänomen zu einem großen Reihenwiderstand, welcher letztendlich die Leistung verschlechtert. Im Kontroverse dazu steht ein TFT, welcher unter Verwendung einer MHP gen Sn-Grund hergestellt wurde, die in einer 3D-Struktur angeordnet ist, vor einem anderen, dennoch immer noch lähmenden Problem. Die extrem hohe Ladungsträgerdichte des 3D-Materials bewirkt, dass welcher Transistor ewig eingeschaltet ist, dass nicht sehr hohe Spannungen angelegt werden. Unnötig zu erwähnen, dass dies ein solches Gerät z. Hd. viele Anwendungen unbrauchbar macht.
Glücklicherweise hat ein Team von Wissenschaftlern welcher Tokyo Tech, Nippon, eine Problembeseitigung z. Hd. jene Einschränkungen gefunden. In einer kürzlich in Advanced Science veröffentlichten Studie unter welcher Pipeline von Assistenzprofessor Junghwan Kim und Honorarprofessor Hideo Hosono schlugen die Forscher ein neuartiges Kurs vor, dies gen einer Hybridstruktur z. Hd. MHPs gen Sn-Grund basiert, die denn „2D/3D-Obstkern-Schale-Struktur“ bezeichnet wird. In dieser Struktur sind 3D-MHP-Kerne vollwertig voneinander stromlos und nur durch kurze 2D-MHP-Streifen (oder „Hüllen“) verbunden. Jene alternierende Befehl löst beiderartig welcher oben erwähnten Nachteile synchron. Zwar wie?
Welcher Trick zur Verringerung des Serienwiderstands von 2D-MHPs besteht darin, die Ladungsträgermobilitätsprobleme an Korngrenzen zu verklappen, die durch Fehlausrichtungen zwischen den leitfähigen Oktaedern des Perowskits verursacht werden.
Danksagung welcher Spezies und Weise, wie die 3D-Kerne mit den 2D-Segmenten verbunden sind, verschwinden jene Fehlausrichtungen und welcher Serienwiderstand wird stark gesenkt. Welches die hohe Ladungsträgerdichte von 3D-MHPs betrifft, ist dieses Problem reibungslos nicht vorhanden, wenn die 2D/3D-Obstkern-Hülle-Struktur verwendet wird. Da die 3D-Kerne stromlos sind, ist ihre Ladungsträgerdichte nicht mehr relevant; stattdessen wirken die 2D-Segmente denn Flaschenhals und begrenzen die effektive Ladungsträgerdichte des Gesamtmaterials.
Um die Leistungsfähigkeit dieser neuartigen Struktur zu vorexerzieren, stellte dies Team verknüpfen komplementären Metalloxid-Halbleiter (Komplementäre Metalloxid-Halbleiter)-Inverter her, während es 2D/3D-TFTs mit einem standardmäßigen Indium-Gallium-Zinkoxid-TFT kombinierte. „Unser Gerät zeigte eine hohe Spannungsverstärkung von 200 V/V im Rahmen einer Drain-Tonus von 20 V. Jene Leistung ist die beste, die bisher z. Hd. verknüpfen Komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Wechselrichter berichtet wurde, welcher mit Sn-MHP-TFTs hergestellt wurde“, betont Prof. Kim.
Die in dieser Studie vorgestellte innovative 2D/3D-Struktur wird Wissenschaftlern weltweit hier helfen, die attraktiven elektronischen Eigenschaften von Perowskiten zu nutzen. Darüber hinaus ist ihr Art und Weise nicht gen eine enge Lebensart von Materialien oder Gerätetypen borniert. „Die vorgeschlagene Strategie könnte gen verschiedene aus Lösungen abgeleitete Halbleitersysteme angewendet werden und Türen zu flexibler und druckbarer Elektronik öffnen“, sagt Prof. Kim.
Nur die Zeit wird zeigen, welche technologischen Innovationen durch die Ergebnisse dieser Studie freigesetzt werden!
Forschungsbericht: „Hochleistungs-P-Wasserstraße-Zinnhalogenid-Perowskit-Dünnschichttransistor mit 2D-3D-Obstkern-Schale-Struktur“
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