Germanium on tiedetty jo pitkään piitä tehokkaammaksi puolijohteeksi, mutta kipailevan piitekniikan edullisemmat käsittelykustannukset antoivat sille etulyöntiaseman elektroniikassa. Nyt on esitelty kuitenkin uusi entistä taloudellisempi menetelmä, joka voi haastaa piin ylivallan elektroniikan perusmateriaalina.

”Tämä on ensimmäinen kerta, kun venyttämätön puolijohteen van der Waals epitaksiaa on osoitettu,” toteaa tohtorikoulutettava Aaron Littlejohn yhdysvaltalaisesta Rensselaer Polytechnic Institutesta.

”Tutkimuksemme löysi kapean ikkunan, hyvin erityisistä olosuhteista, jotka toimivat”, Littlejohn sanoo.

Uusi tekniikka tuottaa joustavan germaniumin, joka voidaan poistaa substraatista. Se voisi toimia myös alustana myöhempää lisäaineiden kerryttämistä varten joustaville transistoreille ja aurinkokennoille tai jopa puettaville optoelektroniikalle.

Perinteisesti puolijohdevalmistajat hyödyntävät epitaksiaa puolijohteiden ja niiden kerrosten tuottamiseksi. Täysin yhteensopivat kerrokset tuottavat optimaalisen varauskuljettajien liikkuvuuden. Jos puolijohteen ja substraatin atomiset jaksot eivät aivan täsmää, tavanomainen epitaksia luo vähemmän tehokkaan materiaalin.

Germaniumilla on vain vähän hyviä yhteensopivia sovituksia ja ne, jotka ovat olemassa, kuten galliumarsenidi, ovat kalliita. Ongelman ratkaisemiseksi tutkijat kasvattivat germaniumkalvon kiillealustalle.

Tässä materiaalissa atomeilla ei ole kerroksittaisia kemiallisia sidoksia.  Kiillekerroksen pinta ei myöskään sisällä riippuvia sidoksia, joten sille kerrostuneella germaniumilla ei ole kemiallisesti sidoksia kiilteen jaksollisuuteen.

”Nyt ennakoimme, että myös muita ei-kerrostettuja alkuaineita tai seostettuja materiaaleja voidaan kasvattaa kiilteelle van der Waals -epitaksian kautta”, sanoo Aaron Littlejohn Rensselaer Polytechnic Institutesta.

LISÄÄ: Nanobitteja.fi (LINKKI) ja uutinen (LINKKI) ja tutkimusartikkeli Journal of Applied Physics -tiedelehdessä (LINKKI).

https://issuu.com/uusiteknologia.fi/docs/2_2017