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>>突破性量子点晶体管创建了传统电子设备的灵活替代方案:量子点逻辑电路为创新设备提供了长期追求的构建块,包括可打印的电子设备,灵活的显示器和医学诊断。

通过沉积黄金(AU)和indium(IN)接触,研究人员在同一基板上创建了两种至关重要的量子点晶体管,为一系列创新的电子设备打开了大门。信用洛斯阿拉莫斯国家实验室/加利福尼亚大学尔湾分校
通过沉积黄金(AU)和indium(IN)接触,研究人员在同一基板上创建了两种至关重要的量子点晶体管,为一系列创新的电子设备打开了大门。信用洛斯阿拉莫斯国家实验室/加利福尼亚大学尔湾分校

抽象的:
洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员及其加利福尼亚大学的合作者欧文(Irvine)创建了基本的电子构建块,用称为量子点的微小结构,并用它们来组装功能性逻辑电路。这项创新有望通过简单的基于解决方案的技术在化学实验室中制造的复杂电子设备,采用更便宜,更便宜的制造方法,并为许多创新设备提供了长期的组件。

突破性量子点晶体管创建了传统电子设备的灵活替代方案:量子点逻辑电路为创新设备提供了长期追求的构建块,包括可打印的电子设备,灵活显示和医学诊断

洛斯·阿拉莫斯(Los Alamos),新墨西哥州|发表于2020年10月30日

Victor Klimov说:“基于无毒的量子点,新方法对电子设备的潜在应用包括可打印电路,灵活的显示器,芯片诊断实验室诊断,可穿戴设备,医疗测试,智能植入物和生物特征。”一位专门研究洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)半导体纳米晶体的物理学家,并在10月19日的《自然通信》(Nature Communications)发表的论文中宣布了新结果。

几十年来,微电子学一直依靠在特殊创建的清洁室环境中加工的高纯度硅。最近,基于硅的微电子学受到了几种替代技术的挑战,这些技术允许通过廉价,易于使用的化学技术在洁净室外面制造复杂的电子电路。在更严格的环境中,用化学方法制成的胶体半导体纳米颗粒就是这样的新兴技术。由于它们的尺寸较小和由量子力学直接控制的独特性能,因此这些粒子被称为量子点。

胶体量子点由一个有机分子覆盖的半导体核组成。由于这种杂种性质,它们结合了被理解的传统半导体的优势与分子系统的化学多功能性。这些特性对于实现新型的柔性电子电路具有吸引力,这些电路几乎可以印刷到任何表面上,包括塑料,纸甚至人类皮肤。该功能可以使许多领域受益,包括消费电子,安全,数字标牌和医学诊断。

电子电路的关键要素是晶体管,它充当通过施加电压激活的电流的开关。通常,晶体管成对成对的N和P型设备,分别控制负电荷的负和正电荷流动。这样的互补晶体管是现代CMO(互补金属氧化物半导体)技术的基石,该技术使微处理器,记忆芯片,图像传感器和其他电子设备能够实现。

将近二十年前证明了第一个量子点晶体管。但是,将互补的N-和P型设备集成在同一量子点层中仍然是长期的挑战。此外,该领域的大多数努力都集中在基于铅和镉的纳米晶体上。这些元素是剧毒的重金属,这极大地限制了演示设备的实用性。

欧文分校的洛斯阿拉莫斯研究人员及其合作者团队表明,使用硒铜(Cuinse2)量子点没有重金属,他们能够解决毒性问题,并同时实现N的直接整合N- 和同一量子点层中的P晶体管。为了证明开发方法的实际实用性,他们创建了执行逻辑操作的功能电路。

Klimov及其同事在新论文中提出的创新使他们能够通过应用两种不同类型的金属接触(分别为黄金和鉴赏剂)来定义P和N型晶体管。他们通过将公共量子点层放在预制触点的顶部来完成设备。Klimov说:“这种方法允许直接整合任意数量的互补P-和N型晶体管,以通过标准旋转涂层作为连续的,不完美的膜制备的相同量子点层。”

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出版物:J。Yun,J。Lim,J。Roh,D。C. J. Neo,M。Law和V. I. Klimov,基于胶体Cuinse2量子点的解决方案可加工的集成CMOS电路,自然通信,doi:10.1038/s41467-020-20-20-20-189322-5。

资金:这项工作得到了洛斯阿拉莫斯国家实验室的实验室指导研究与发展计划(LDRD)计划,该计划根据20200213DR项目和加利福尼亚大学(UC)总统办公室(UC)的总统办公室,根据UC实验室费用研究计划合作研究和培训奖LFR-17-477148。

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关于洛斯阿拉莫斯国家实验室
洛斯·阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)是一家代表国家安全从事战略科学的跨学科研究机构,由Triad(Triad)经营,Triad是一个由公共服务的国家安全科学组织,由其三个创始成员同样拥有:Battelle Memorial Institute(Battelle),得克萨斯州,德克萨斯州)A&M大学系统(Tamus)和能源部国家核安全管理局的加利福尼亚大学(UC)摄政。

洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)通过确保美国核库存的安全性和可靠性来增强国家安全,开发技术以减少大规模杀伤性武器的威胁,并解决与能源,环​​境,基础设施,健康和全球安全问题有关的问题。

LA-ur-20-28576

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联系人:
詹姆斯·里奥登

505-551-4004

@losalamosnatlab

版权所有©Los Alamos国家实验室

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