美科學(xué)家在原子層面“無縫縫制”兩種晶體

美國一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在最新出版的《科學(xué)》雜志上介紹了一種能在原子層面“無縫縫制”兩種超薄晶體的新技術(shù)。這將為制造高質(zhì)量新型電子產(chǎn)品提供可能。

在電子學(xué)領(lǐng)域，兩種不同的半導(dǎo)體接觸形成的界面區(qū)域“異質(zhì)結(jié)”是太陽能電池、ＬＥＤ（發(fā)光二極管）或計(jì)算機(jī)芯片的重要構(gòu)件。兩種材料的接觸界面越平坦，電子流動(dòng)越容易，產(chǎn)品性能越優(yōu)越。

異質(zhì)結(jié)由原子規(guī)則排列形成的晶體構(gòu)成，但不同晶體中原子排列間隙千差萬別，給制備帶來很大挑戰(zhàn)。論文第一作者、康奈爾大學(xué)的謝塞恩接受新華社記者采訪時(shí)介紹說：“如果異質(zhì)結(jié)縫合不整齊，電子在界面處會(huì)被散射，導(dǎo)致發(fā)熱，這還限制了高性能晶體管的制備。此外，以前的異質(zhì)結(jié)不能作為ＬＥＤ發(fā)光，因?yàn)榘l(fā)光需要完美整齊的界面?！?/p>

異質(zhì)結(jié)通常的制備方法，先讓其中一種材料生長，改變條件后再讓另一種材料生長。康奈爾大學(xué)和芝加哥大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)找到一個(gè)完美的生長環(huán)境，讓只有３個(gè)原子厚度的兩種不同晶體同時(shí)被高質(zhì)量地合成出來。

結(jié)果顯示，兩種材料的晶格縫合緊致，沒有缺陷，在掃描電子顯微鏡下觀察，間隙較大的材料有所“卷曲”，從而與較小的材料實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)“對位”。

研究人員在最常用的電子器件二極管上測試了這種材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二極管被點(diǎn)亮了。謝塞恩說：“只有３個(gè)原子厚度的ＬＥＤ被點(diǎn)亮，這是我們見過的這種材料最出色的表現(xiàn)?！?/p>

這種材料將有助于開發(fā)出柔性ＬＥＤ、幾個(gè)原子厚度的二維電路以及拉伸后可以變色的纖維等。