فرایند تنظیم باندگپ در نیمه‌هادی‌ تک‌لایه تسهیل شد

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، برای تنظیم باندگپ، دانشمندان معمولا از مهندسی آلیاژ‌ها استفاده می‌کنند، فرآیندی که در آن دو یا چند ماده با هم ترکیب شده تا بتوان به خواص موردنظر رسید. تنظیم باندگپ یک عامل مهم در کنترل هدایت الکتریکی و ویژگی‌های نوری نیمه‌هادی‌ها است.

اما مهندسی باند‌گپ نیمه‌هادی‌های رایج از طریق فرآیند آلیاژسازی معمولا از روی حدس انجام می‌شود چرا که دانشمندان روشی در اختیار ندارند به‌ صورت مستقیم ببینند که آیا اتم‌های آلیاژ با الگو‌های خاصی مرتب شده‌اند یا به‌ صورت تصادفی جاگیری کرده‌اند.

به ‌تازگی مقاله‌ای در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده است که در آن یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی زتل ماروین کوهن، دانشمند ارشد دانشکده علوم مواد در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، و اساتید فیزیک در دانشگاه کالیفرنیا، نشان دادند که می‌توان باندگپ مورد نیاز برای بهبود عملکرد نیمه‌هادی‌ها را مهندسی کرد. این کار برای توسعه نسل جدید ادوات اپتوالکترونیک، ترموالکتریک و حسگر‌ها مناسب است.

در این پروژه، محققان تک‌لایه‌ها و چند‌لایه‌هایی از جنس دیکلکوژنید فلزات انتقالی دو بعدی (TMD) را که از آلیاژ رانیوم نیوبیوم دی‌سولفید ساخته شده را بررسی کردند. آزمایش‌های میکروسکوپ الکترونی، نوار‌های پراهمیت ایجاد شده توسط اتم‌های فلزی رنیوم و نیوبیوم در ساختار شبکه آلیاژ TMD را نشان داد.

یک تجزیه و تحلیل آماری، آنچه را که تیم تحقیقاتی در آن تردید داشت، تایید کرد، این تحلیل نشان داد که اتم‌های فلزی در آلیاژ TMD ترجیح می‌دهند که در مجاورت دیگر اتم‌های فلزی قرار گیرند که با ساختار تصادفی سایر آلیاژ‌های TMD در این دسته مغایرت دارد.

محاسبات انجام شده در مرکز ملی محاسبات علمی تحقیقاتی انرژی به رهبری مهمت دوگان پژوهشگر پسادکتری در آزمایشگاه کوهن دانشگاه کالیفرنیا نشان داد که چنین چیدمان اتمی می‌تواند باندگپ را تغییر دهد.

اندازه‌گیری طیف‌سنجی نوری انجام شده نیز تایید کرد که باندگپ در ساختار آلیاژ TMD با تغییر تعداد لایه‌های ماده تنظیم شده‌ است.