功能氧化物薄膜产生新的氧化物电子领域

来自北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了第一膜，可在电子设备中有效地使用，将门打开到一系列新的高功率器件和智能传感器。这是研究人员首次能够在单氧化物材料中产生带正电荷（p型）导通和带负电（n型）导通，在氧化物电子器件中发动新的时代。

为了制造功能性电子设备，您需要具有“P-N结”的材料，其中带正电和带负电的材料相遇。本十年前实现了固态硅电子，但受到它们可以处理的功率和温度的限制。氧化物材料是硅的有吸引力的替代品，因为它们可以处理更多的功率。

然而，尝试将不同的p型和n型氧化物材料配对在两种材料的界面处的问题中 - P-n结始终低效。

“我们通过使用相同的材​​料来避免了这个问题，”John C.凡富豪董事董事兼纸质科学与工程董事教授Johay Narayan博士说这项研究。“这是氧化物电子的新时代。”

具体而言，Narayan的团队使用激光器来产生带正电荷的氧化镍（NIO）薄膜，然后将这些薄膜的顶层转化为n型。因为它们可以控制n层的厚度，所以研究人员能够控制P-N结的深度和特性。Narayan说：“这种空间和时间选择性将前所未有的控制”写入“P-N连接点”写入“P-N连接，并为氧化物电子设备创建超高密度器件特征，”Narayan说。

通过实现氧化物电子的发展，研究允许在各种领域中创建一系列新技术。例如，因为氧化物可以处理比硅基电子的更高的电压，所以可以使用该材料来为电网产生更高的电压开关，这将允许在现有基础设施上传输更多的电力。类似地，这将允许在高温环境中开发传感器，因为氧化物在高温下更稳定。

氧化物电子器件也可用于制造用于监测气体的新传感器，因为氧化物材料可以与氧气相互作用。这些传感器可以具有各种应用，包括在安全情况下对空气毒性的测试。

“这些材料也是透明的，”Narayan说：“所以这使得这使得透明电子产品成为可能。”

本文，“通过紫外激光照射控制P型对NIO薄膜的N型电导率变换，“在线发布应用物理学杂志。本文由Ph.D，Ph.D.的Pranav Gupta共同撰写。纳邦国家的学生;Narayan;和博士。Titas Dutta和Siddhartha Mal，都是以前的博士学位。NC州的学生现在在英特尔工作。该研究由国家科学基金会资助。

- 船员 -

编辑注：研究摘要跟随。

“通过紫外激光照射在NIO薄膜中对N型导电性转化的”受控P型“

作者：Pranav Gupta，Titas Dutta，Siddhartha Mal和Jagdish Narayan，北卡罗来纳州立大学

发表： 在线的，应用物理学杂志

抽象的：我们在纳秒紫外线准分子激光脉冲引入的C-Sapphire上的结构，电气和光学性质的系统变化，电气薄膜的结构变化。由沉积的NIO的外延性质由X射线衍射PHI扫描和透射电子显微镜（TEM）确定，并且建立了在蓝宝石上的双结构域进行NIO薄膜生长，其中两种域在平面内具有60级。彼此围绕[111]生长方向旋转。我们确定，在脉冲激光能量密度为0.275J / cm 2，NiO膜以P型半导体转化为n型导电行为，电阻率降低三个数量级，同时保持其立方晶体结构和良好的外延关系。我们的TEM和电子 - 能量损失光谱学研究得出了由于激光处理引起的任何Ni聚类或降水的存在。显示激光诱导的N型载体传输和导电性增强通过氧中随后的热退火可逆。电导率行为的这种变化与激光诱导的Ni0样缺陷状态的非喹耳浓度相关。