Kendinden pasifleştirilmiş tek boşluğun (SV) fizyolojik özellikleri. (a) Kendinden pasifleştirilmiş SV’nin en yakın iki komşusuna yayılan kelebek şeklinde bir özelliği benimsediğini gösteren yüksek çözünürlüğünde olan STM görüntüsü. (b) Etiketli kristalografik yönler ve karşılık gelen yan görünüm (alt açık oturum) ile kendinden pasifleştirilmiş SV’nin atomik yapısı. Sarı (mor) atomlar, üst (alt) alt katmanlardaki fosfor (P) atomlarını gösterir. (c) Kendinden pasifleştirilmiş SV’nin atomla çözümlenmiş nc-AFM görüntüsü, bir P atomunun çıkarıldığını açıkça gösteriyor. (d) Kendinden pasifleştirilmiş SV’nin deneysel neticelerle uyuşma gösteren simüle edilmiş nc-AFM görüntüsü. Kredi: Fizyolojik İnceleme Mektupları (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.176801
NUS bilim adamları, siyah fosfor (BP) olarak malum iki boyutlu (2D) yarı iletken bir malzemenin, boşluk kusurlarını tekrardan düzenleyerek elektronik bir kendi kendini pasifleştirme fenomeni sergilediğini keşfetti. Bu, malzemenin ve analoglarının yük hareketliliğini potansiyel olarak artırabilir.
Yüksek taşıyıcı hareketliliğine haiz 2D yarı iletkenler, ultra ince, yüksek süratli ve enerji verimli elektronik ve optoelektronik cihazların geliştirilmesi için gereklidir. Bununla beraber, 2D yarı iletkenler için kullanılan mevcut araç-gereç sentezi ve aygıt üretim süreçlerinin bir çok, kaçınılmaz olarak, bilhassa sarkan bağları olan boşluklar olmak suretiyle, yüzey kusurlarını ortaya çıkarır. Bu kusurlar çoğu zaman, yük taşıyıcıları ve foto-uyarılmış elektron-delik çiftlerinin ışınımsal olmayan rekombinasyon merkezleri için istenmeyen yutaklar olarak işlev görür ve aygıt performansını sınırlar. Bundan dolayı, yüksek mobiliteye haiz 2D yarı iletken malzemelerde bu yüzey boşluklarının etkin bir halde pasifleştirilmesi, yüksek performanslı aygıt özelliklerini korumak için yaşamsal ehemmiyet taşımaktadır. BP, optoelektronik ve fotovoltaik uygulamalarda sayısız kullanıma haiz, yüksek mobiliteye haiz bir 2D araç-gereç türüdür. Tek bir element içerdiğinden, iki yada daha çok elementten (mesela metal kalkojenitler) yapılmış öteki 2D yarı iletkenlerden değişik benzersiz kusur pasivasyon davranışları gösterir.
Singapur Ulusal Üniversitesi Kimya Kısmı’nden Doçent Jiong LU tarafınca yönetilen bir araştırma ekibi, mahalli tekrardan yapılanma ve iyonlaşmayı göstermek için hem taramalı tünelleme mikroskobu (STM) hem de temassız atomik kuvvet mikroskobu (nc-AFM) tekniklerini kullandı. BP’nin yüzeyindeki tek boşluk (SV), onu negatif olarak yükleyerek, ilişkili sarkan bağların pasifleşmesine ve SV’yi elektriksel olarak inaktif hale getirmesine neden olur. Bu kendi kendini pasifleştirme mekanizması, hafifçe termal tavlama yada STM uç manipülasyonu ile tetiklenebilir (bkz. Biçim reklam) ve kusur bölgesinde homo-elemental hipervalent bağ olarak malum hususi bir kimyasal bağ tipinin oluşumuna dayanır (bkz. b). Bu emek verme, Yale-NUS Koleji’nden Destek Doçent Aleksandr RODIN’in araştırma grubu ve Çek Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü’nden Profesör Pavel Jelínek ile ortaklaşa iş içinde gerçekleştirilmiştir.
Gösterilen çalışmada Fizyolojik İnceleme Mektupları, araştırma ekibi, BP’den yapılmış bir alan etkili transistör (FET) cihazını ölçerek SV’nin bu kendi kendini pasifleştirme tesirinin taşıyıcı mobilite performansı üstündeki tesirini değerlendirdi. Arıza bölgesinde kendi kendini pasifleştirmeden ilkin ve sonrasında mahalli elektronik yapı ve saçılma davranışını karşılaştırdılar. Araştırmacılar, kendi kendini pasifleştirme mekanizması tetiklendikten sonrasında delik hareketliliğinde %43’e varan bir artış gözlemleyerek FET aleti performansında iyileşmeye yol açtı. Bu muhtemelen kusur bölgesindeki sarkan bağların etkisizleştirilmesinden ve ilişkili boşluk içi elektronik durumlarının söndürülmesinden meydana gelmektedir.
Kimyasal işlevselleştirme ve yüzey kaplama dahil olmak suretiyle yarı iletken endüstrisinde geliştirilen stratejiler, ilişkili zararı olan boşluk içi elektronik durumları ortadan kaldırmak için 2B yarı iletkenlerdeki yüzey boşluklarının pasifleştirilmesi için kullanılmıştır. Bununla beraber, bugüne dek geliştirilen bir çok pasivasyon şeması, yük taşıma özelliklerinde mühim bir gelişme olmaksızın esas olarak fotolüminesans kuantum verimini iyileştirir. Hatta bazıları moleküler (van der Waals) yapısını değiştirerek elektronik performansı düşürür.
Prof. Lu, “Bu geleneksel yöntemlerin aksine, bildirilen yeni pasivasyon şeması, kalıcı bir kristal kafes değişimi ve elektronik performansın bozulmasını bırakmadan yalnızca kusur durumlarını seçici olarak dönem dışı bırakabilen ideal bir yüzey pasivasyon stratejisini temsil edebilir. Çalışmamız, BP ve analoglarında taşıyıcı mobilitesinin daha da optimizasyonu için oldukça mühim olan kusurların elektronik olarak kendi kendini pasifleştirmesi için yeni bir yol açıyor.”
Perovskite performansını engellemiş olan performansı azaltan kusurları tıkama
Hanyan Fang ve ötekiler, Siyah Fosforda Tek Boşluğun İyonizasyon Kanalıyla Elektronik Kendinden Pasivasyonu, Fizyolojik İnceleme Mektupları (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.176801
Tarafınca sunulan
Singapur Ulusal Üniversitesi
Alıntı:
Siyah fosforda tek boşluğun elektronik kendi kendine pasifleştirilmesi (2022, 25 Mayıs)
25 Mayıs 2022 alındı
itibaren
Bu belge telif haklarına tabidir. Hususi emek verme yada araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem haricinde, hiçbir
kısmı yazılı izin alınmadan çoğaltılabilir. İçerik yalnızca data amaçlı sağlanmıştır.
Yoruma kapalı.