อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้เพอร์รอฟสกีต์อินทรีย์และอนินทรีย์ไฮบริด (HIOPs) กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเนื่องจากการใช้งานที่มีศักยภาพในไดโอดเปล่งแสง เซลล์แสงอาทิตย์ เลเซอร์ และอื่นๆ อย่างมีประสิทธิภาพ วัสดุไฮบริดเหล่านี้มีความนุ่มและยืดหยุ่น และผลิตเป็นกลุ่มได้ง่ายกว่าเซมิคอนดักเตอร์ที่เทียบเคียงได้มาก ด้วยเหตุนี้ ฟิล์มบางของ HIOP จึงสามารถใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ในอนาคตที่สามารถทาสีลงบนพื้นผิวได้
ความสนใจเป็นพิเศษมุ่งเน้นไปที่ HIOP โลหะเฮไลด์ 2 มิติ เนื่องจากแสดงให้เห็นว่ามีสารกระตุ้นที่มีพลังงานสูง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมี meV หลายร้อยตัว ขณะนี้ ทีมงานนานาชาติที่นำโดยนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีจอร์เจีย สหรัฐอเมริกาได้ค้นพบสิ่งที่น่าประหลาดใจว่า exciton หลายตัวที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันสามารถอยู่ร่วมกันได้ในวัสดุลูกผสมเหล่านี้ การค้นพบนี้สามารถเปิดแอพพลิเคชั่นอุปกรณ์ใหม่ ๆ แต่ยังทำให้เกิดคำถามมากมายเกี่ยวกับกลไกที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์นี้
Excitons เป็นการกระตุ้นอนุภาคกึ่งอนุภาคที่ไม่มีประจุสุทธิแต่สามารถขนส่งพลังงานได้ “การใช้รูปแบบมาตรฐาน” สมาชิกทีมSrinivasa SrimathจากIstituto di Tecnologia ในมิลาน ประเทศอิตาลี แสดงความคิดเห็นว่า “ ไม่สามารถคาดเดาการอยู่ร่วมกันของสารกระตุ้นหลายตัวได้” Srimath อธิบายว่าจุดสนใจหลักของการวิจัยคือการศึกษาว่า exciton ได้รับผลกระทบจากตาข่ายอย่างไร และทีมงานรู้สึกประหลาดใจที่พบว่า exciton ที่แตกต่างกันสามารถมีอยู่ในวัสดุเดียวกันได้
ลูกผสมชั้นเดียวของตะกั่วไอโอไดด์ได้รับการพิจารณา (PEA) 2 PbI 4และ (NBT) 2 PbI 4โดยที่ PEA คือ phenylethyl ammonium และ NBT คือ n-butylammonium ส่วนประกอบอินทรีย์มักจะเป็นเจ้าภาพในการสั่นสะเทือนความถี่สูงหรือ phonon ในขณะที่ความถี่ต่ำควรครอบงำในส่วนอนินทรีย์ของวัสดุ นี่แสดงให้เห็นว่าควรมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในสเปกตรัมการสั่นที่ขอบเขตระหว่างวัสดุ ซึ่งหมายความว่าคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของ 2D HIOP ควรได้รับอิทธิพลอย่างมากจากโฟนอน
นักวิทยาศาสตร์มักจะหันไปใช้ Raman
spectroscopy เพื่อตรวจสอบสเปกตรัมการสั่นของวัสดุ แต่ HIOPs สร้างการตอบสนองต่อแสงที่เข้มข้น ซึ่งทำให้สัญญาณรามันที่อ่อนแอกว่านั้นแยกออกได้ยาก เพื่อเอาชนะอุปสรรคนี้ นักวิจัยได้ใช้ประโยชน์จากคลื่นแสงเกินขีด ซึ่งเป็นรูปแบบของวิธีการที่รู้จักกันในชื่อ Raman spectroscopy (RIRS) ที่กระตุ้นด้วยจังหวะเรโซแนนซ์
เมื่อใช้ RIRS นักวิจัยได้ค้นพบชุดของ exciton ที่มีอยู่ร่วมกันซึ่งจับคู่กับโครงตาข่ายในรูปแบบต่างๆ บางตัวประกอบกับการสั่นสะเทือนในระนาบคริสตัล ในขณะที่บางตัวเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวนอกระนาบ ซึ่งส่งผลให้เกิด exciton ที่อาจเป็นประโยชน์สำหรับการออกแบบเลเซอร์แบบใหม่
แม้ว่านักวิจัยได้ยืนยันการอยู่ร่วมกันของ exciton ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันอย่างมาก แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่า quasiparticle ชนิดใดที่จะตื่นเต้นในวัสดุในช่วงเวลาใดก็ตาม อย่างไรก็ตาม Srimath ตั้งข้อสังเกตว่ายังคงเป็นสายการสอบสวนที่ใช้งานอยู่ “ในระดับหนึ่ง ลักษณะของ exciton เหล่านี้ดูเหมือนจะขึ้นอยู่กับการเลือกของไอออนบวกอินทรีย์” เขากล่าว การเปลี่ยนไอออนอินทรีย์ที่ใช้อาจส่งผลต่อความเข้มสัมพัทธ์ของพีค excitonic ซึ่งจะทำให้สามารถออกแบบวัสดุที่ปรับการตอบสนองของ excitonic ที่เฉพาะเจาะจงเข้าหรือออกได้ ด้วยความสนใจที่เพิ่มขึ้นในด้าน 2D HIOPs อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ปรับแต่งได้สูงเหล่านี้อาจกลายเป็นความจริงในไม่ช้า
นักวิจัยที่นำโดยMichael Hoffmannได้วัดภูมิทัศน์พลังงานสองชั้นในชั้นบาง ๆ ของเฟอร์โรอิเล็กทริก Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 เป็นครั้งแรกและยืนยันว่าวัสดุนั้นมีความจุเป็นลบอย่างแท้จริง ในการทำเช่นนี้ ก่อนอื่นพวกเขาสร้างตัวเก็บประจุที่มีชั้นอิเล็กทริกบาง ๆ อยู่ด้านบนของเฟอร์โรอิเล็กทริก จากนั้นพวกเขาใช้พัลส์แรงดันไฟฟ้าที่สั้นมากกับอิเล็กโทรดของตัวเก็บประจุ ในขณะที่วัดทั้งแรงดัน
ประจุด้วยออสซิลโลสโคป
“เนื่องจากเราทราบความจุของชั้นอิเล็กทริกจากการทดลองแยกกัน เราจึงสามารถคำนวณโพลาไรเซชันและสนามไฟฟ้าในชั้นเฟอร์โรอิเล็กทริกได้” ฮอฟฟ์มันน์กล่าวกับPhysics World “จากนั้นเราคำนวณภูมิทัศน์พลังงานสองหลุมโดยการรวมสนามไฟฟ้าด้วยความเคารพต่อโพลาไรซ์”
ข้อดีของ Hf 0.5 Zr 0.5 O 2ความจุเชิงลบเป็นผลโดยตรงจากอุปสรรคด้านพลังงานที่แท้จริงระหว่างสถานะโพลาไรซ์ที่เสถียรสองสถานะของชั้นเฟอร์โรอิเล็กทริก เขากล่าว ในตัวเก็บประจุแบบเฟอร์โรอิเล็กทริกแบบธรรมดาที่มีอิเล็กโทรดโลหะสองอิเล็กโทรด บริเวณกั้นนี้ไม่สามารถเข้าถึงได้เนื่องจากโพลาไรเซชันของเฟอร์โรอิเล็กทริกถูกคัดกรองโดยอิเล็กตรอนอิสระในอิเล็กโทรด ในงานนี้ นักวิจัยสามารถยับยั้งการตรวจคัดกรองนี้โดยใส่ชั้นอิเล็กทริกอีกชั้นหนึ่ง
อ่านเพิ่มเติมXiong Ren-Gen และ Yu-Meng You กับนักเรียนของพวกเขา เครดิต: Yu-Meng You และ Xiong Ren-Gen
ในที่สุดเฟอร์โรอิเล็กทริกอินทรีย์ก็ติดอยู่ในความทรงจำ
“วัสดุที่เป็นเฟอร์โรอิเล็กทริกส่วนใหญ่นั้นยากที่จะรวมเข้ากับกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในปัจจุบัน แต่ Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 ถูกใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่แล้ว” ฮอฟฟ์มันน์อธิบาย “ซึ่งหมายความว่าผลิตภัณฑ์ในอนาคตที่ใช้เอฟเฟกต์นี้อาจอยู่ไม่ไกล ข้อดีอีกประการของ Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 คือมันยังคงรักษาคุณสมบัติของเฟอร์โรอิเล็กทริกไว้ได้แม้ในฟิล์มที่บางกว่า 10 นาโนเมตร ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการย่อขนาดต่อไป”
นักวิจัยกล่าวว่าพวกเขายังจำเป็นต้องจับคู่ความจุบวกของชั้นอิเล็กทริกกับความจุเชิงลบของชั้นเฟอร์โรอิเล็กทริกในอุปกรณ์ของพวกเขาอย่างใกล้ชิดซึ่งทำได้ง่ายกว่ามากเมื่อใช้ Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 เมื่อเทียบกับเฟอร์โรอิเล็กทริกอื่น ๆ “นี่เป็นเพราะสนามบังคับที่ค่อนข้างสูง (นั่นคือสนามไฟฟ้าที่เฟอร์โรอิเล็กทริกเปลี่ยนจากโพลาไรซ์หนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่ง) ของ Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 เมื่อเทียบกับวัสดุอื่น ๆ เหล่านี้” Hoffmann กล่าว
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>เว็บสล็อตแตกง่าย
