Application des principes de fabrication de semi-conducteurs aux dispositifs optoélectroniques

L’optoélectronique détecte ou émet de la lumière et est utilisée dans une variété d’appareils dans de nombreuses industries différentes. Ces dispositifs reposaient historiquement sur des transistors minces, qui sont de petits semi-conducteurs contrôlant le mouvement des électrons et des photons fabriqués à partir de graphène et d’autres matériaux bidimensionnels. Cependant, le graphène et ces autres matériaux présentent souvent des problèmes d’ouverture de bande interdite et d’autres défauts qui poussent les chercheurs à rechercher une alternative.

Lorsqu’il est traité avec une méthode appelée traitement à l’acide de Lewis, le diséléniure de palladium est une solution possible pour satisfaire les besoins des dispositifs optoélectroniques.

Des recherches analysant cette méthode ont été publiées dans un article dans Recherche sur les nanotechnologies.

Le professeur Mark H. Rümmeli, professeur à la chaire ERA à l’Université technique d’Ostrava (VSB-TUO), a déclaré : « Le diséléniure de palladium présente des propriétés physiques uniques, notamment une bande interdite réglable et des performances impressionnantes du dispositif. stabilité à terme dans l’air ambiant sans nécessiter d’emballage supplémentaire.

Inspirés par la physique des semi-conducteurs, les chercheurs ont étudié comment le dopage pourrait modifier le diséléniure de palladium afin d’améliorer ses performances. Le dopage est l’introduction intentionnelle d’impuretés dans un matériau, résultant en trois types de matériaux : vierges, dopés de type p et dopés de type n. Lorsqu’un matériau dopé de type p et un matériau dopé de type n se touchent, ils créent une jonction pn. Cette jonction est essentielle pour les dispositifs optoélectroniques car c’est là que se produit la conversion lumière-électron et électron-lumière.

Pour créer de manière contrôlée du diséléniure de palladium dopé de type p et de type n, les chercheurs ont utilisé le traitement à l’acide de Lewis. “Le niveau contrôlé de dopage peut donner au diséléniure de palladium une bande interdite d’énergie différente, ce qui enrichit une boîte à outils ou une bibliothèque de matériaux pour la sélection et la conception de la jonction pn”, a déclaré le Dr Hong Liu, professeur au State Key Laboratory of Crystal. Matériaux à l’Université du Shandong à Jinan en Chine.

“Le traitement à l’acide de Lewis peut introduire la substitution des atomes de palladium (par l’étain à partir du chlorure d’étain, un type d’acide de Lewis) dans le diséléniure de palladium. Nous avons trouvé une équation d’ajustement des données entre le niveau de dopage et la concentration d’acide de Lewis, qui peut inciter les gens à manipuler davantage de matériaux bidimensionnels dopés de type p. »

Afin de tester cette méthode, les chercheurs ont préparé un film vierge de diséléniure de palladium. Le film a ensuite été modifié en utilisant le traitement à l’acide de Lewis. Après le traitement initial à l’acide de Lewis, la structure réticulaire du film de diséléniure de palladium est restée inchangée, mais les pics émergents d’étain, de palladium et de sélénium ont été confirmés par imagerie.

Ces pics ont prouvé que l’étain pouvait être utilisé comme dopant de type p. Des tests supplémentaires portant sur différentes concentrations de chlorure d’étain ont montré comment la tension de seuil du diséléniure de palladium pouvait être contrôlée en fonction de la concentration du chlorure d’étain. Ces lignes directrices peuvent être appliquées pour le futur dopage du diséléniure de palladium à l’aide d’acides de Lewis. Il pourrait également fournir un modèle sur la manière de réaliser des tests similaires sur d’autres matériaux semi-conducteurs.

Pour l’avenir, les chercheurs planifieront comment étendre le traitement de ces matériaux bidimensionnels. “Nous démontrerons les applications passionnantes du diséléniure de palladium dopé de type p dans plusieurs composants électroniques, tels que les transistors à effet de champ, les photodétecteurs et les émetteurs de lumière. Nous prévoyons d’essayer d’optimiser la méthode de dopage des semi-conducteurs, qui peut être facilement adoptée par le normes industrielles et pourrait être utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs pour une production de masse dans un avenir proche.

“Notre objectif ultime est d’appliquer cette technique à l’électronique portable et flexible en intégrant des transistors et des photodétecteurs à base de diséléniure de palladium avec des capteurs de contrainte à base de polymère dans des substrats flexibles, ce qui aboutira à un système biomédical intelligent pour les applications de surveillance des soins de santé humaine”, a déclaré Dr Jinbo Pang, professeur de chimie et de science des matériaux à l’Université de Jinan, à Jinan, en Chine.