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首页>>突破量子点的晶体管创建灵活替代传统的电子设备:量子点的逻辑电路的创新设备,包括可印刷电子,柔性显示器,和医学诊断提供长期追求的积木

通过在同一衬底上沉积金(Au)和铟(In)触点,研究人员创造了两种关键类型的量子点晶体管,为许多创新电子产品打开了大门。加州大学欧文分校的信用洛斯阿拉莫斯国家实验室/大学
通过在同一衬底上沉积金(Au)和铟(In)触点,研究人员创造了两种关键类型的量子点晶体管,为许多创新电子产品打开了大门。加州大学欧文分校的信用洛斯阿拉莫斯国家实验室/大学

抽象:
洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的研究人员和来自加州大学尔湾分校(University of California, Irvine)的合作伙伴用称为量子点的微小结构创造了基本的电子积木,并用它们组装了功能逻辑电路。这项创新为复杂的电子设备提供了一种更廉价、更便于制造的方法,这些电子设备可以在化学实验室中通过简单的、基于解决方案的技术来制造,并为许多创新设备提供了长期寻求的组件。

突破性的量子点晶体管为传统电子学创造了一种灵活的替代品:量子点逻辑电路为创新设备提供了长期寻求的构件,包括可打印电子器件、灵活显示器和医疗诊断

洛斯阿拉莫斯国家实验室,新墨西哥州|发表于二零二零年十月三十日

“新的方法,以基于无毒的量子点电子器件的潜在应用包括可印刷电路,柔性显示器,实验室上的单芯片诊断,可穿戴式设备,医学测试,智能植入物和生物测定,”维克多克里莫夫说,物理学家专业洛斯阿拉莫斯半导体纳米晶体和主要作者的论文,宣布在Nature通讯的10月19日发行新的结果。

几十年来,微电子技术一直依赖于专门创建的洁净室环境中处理超高纯度的硅。最近,基于硅的微电子学已经通过几种可供选择的技术,使对于在洁净室外面的制造复杂的电子电路,通过廉价的,易于接近化学技术挑战。在少得多的严格的环境与化学方法制备胶体半导体纳米颗粒是一种这样的新兴技术。由于它们的小尺寸,并通过量子力学直接控制独特的性质,这些颗粒被称为量子点。

胶体量子点由涂有有机分子的半导体芯。作为该混合性质的结果,他们结合的优点易于理解的传统半导体用分子系统的化学多样性。这些属性是用于实现新类型的可被印刷到几乎任何表面,包括塑料,纸,甚至人的皮肤的柔性电子电路的有吸引力的。这种能力可能受益众多领域,包括消费电子,安防,数字标牌和医疗诊断。

电子电路的一个关键要素是充当由施加的电压激活的电流的开关晶体管。一般晶体管分别进来对n型和p型器件的对照阴性和阳性电荷的流动,。互补晶体管的这些对是现代CMOS(互补金属氧化物半导体)技术,这使得微处理器,存储器芯片,图像传感器和其它电子设备的基石。

第一量子点的晶体管大约20年前进行了论证。然而,相同的量子点层中集成的互补n型和p型器件仍然是一个长期存在的挑战。此外,大多数在这方面的努力都集中在基于铅和镉纳米晶体。这些元件是高度有毒的重金属,这大大限制了证实器件的实际效用。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员和来自加州大学的合作者的团队,欧文已经证明,通过使用铜铟硒(CuInSe2)量子点无重金属,他们能够地址毒性的两个问题,同时实现N的直接集成- 和对 - 晶体管在同一量子点层。由于发达国家的做法的实际效用的证明,他们创造了执行逻辑运算功能电路。

该克里莫夫及其同事在新的纸张被呈现所述创新允许它们通过施加(分别为金和铟,)两种不同类型的金属接触,以限定p型和n型晶体管。他们通过在预图案化触点的顶部上沉积一个共同的量子点层完成的设备。“这种方法允许直接集成互补p型和n型晶体管的任意数量的进入可以通过标准旋涂一个连续的,未图案化的薄膜制得的同样的量子点层,”克里莫夫说。

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Publication: J. Yun, J. Lim, J. Roh, D. C. J. Neo, M. Law, and V. I. Klimov, Solution-processable integrated CMOS circuits based on colloidal CuInSe2 quantum dots, Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-020-18932-5.

资金来源:这项工作是由洛斯阿拉莫斯国家实验室在项目20200213DR和加州UC实验费,研究项目合作研究和培训奖LFR下大学校长(UC)办公室的实验室指导研究与发展(LDRD)计划的支持-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,从事战略学代表国家安全的一个多学科的研究机构,由三人组合,面向公共服务工作,国家安全的科学组织,由它的三个创始成员平均拥有:巴特尔纪念研究所(巴特尔),得克萨斯州A&M大学(TAMUS),以及加州大学(UC)为能源部国家核安全管理局的部门的评议。

洛斯阿拉莫斯通过确保美国核储备的安全和可靠性、开发减少大规模毁灭性武器威胁的技术以及解决与能源、环境、基础设施、健康和全球安全相关的问题来加强国家安全。

LA-UR-20-28576

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联系人:
詹姆斯里奥敦

505-551-4004

@LosAlamosNatLab

版权所有©洛斯阿拉莫斯国家实验室

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