将脆弱的2D半导体封装在超薄玻璃中:通往紧凑的超低能量电子产品的路线

二维(2D)半导体在过去十年中出现，在未来的电子和光电子设备中极具前景。

然而，为了释放这些脆弱材料的巨大潜力，我们必须首先找到一种方法，在功能器件中保护它们，同时保持它们的关键电子和光学特性。

舰队领导的澳大利亚和德国合作通过提供高性能、超薄的保护玻璃涂层解决了这一脆弱性问题。

在大规模的多层固态结构中加入二维半导体将允许它们集成到功能器件中，在紧凑、超低能耗电子产品中具有令人兴奋的潜在应用。

主要作者FLEET博士生Matthias Wurdack(澳大利亚国立大学)

由于只有几层原子的厚度，“二维”材料本身就很脆弱。

迄今为止，二维半导体集成到功能器件中受到这种脆弱性或所使用保护材料的可扩展性的限制。

因此，我们需要具有成本效益和可扩展的新保护方法，同时保持材料必要的电子和光学特性。

这项新研究引入了超薄氧化镓(Ga₂O_3.作为一种新型的单层二硫化钨(WS₂)，是一种关键的2D半导体。

与澳大利亚国立大学、莫纳什大学和RMIT的FLEET研究人员一起，新论文描述了一种针对介电材料沉积的特殊保护的新机制。

新研究中的目标材料钨二硫化物属于过渡金属二卤代化物晶体(TMDCs)，是在室温下功能的各种光电应用的非常有前途的候选材料。

在二维材料中，可能只有一层或几层原子的厚度，带电荷的粒子(如电子)的运动仅限于二维，一些迷人的量子效应变得主要。

例如，一些在二维空间运动的粒子失去了“散射”的能力，因此电阻就消失了。

通讯作者FLEET首席研究员Elena Ostrovskaya教授(ANU)

来自澳大利亚国立大学、莫纳什大学和皇家墨尔本理工学院的FLEET研究人员与墨尔本大学、悉尼科技大学、德国Würzburg大学和柏林大学的同事合作，并使用了该研究所的设施澳大利亚国家制造工厂(ANFF)在维多利亚州，新南威尔士州和ACT。

将二维材料纳入功能器件是FLEET(澳大利亚研究理事会卓越中心)研究人员任务的关键。

FLEET的研究主题研究相互作用的量子粒子的行为，它们可以表现出奇异的行为，例如它们流动时不遇到阻力的超流，研究它们在FLEET寻求的新一代近零电阻、超低能量电子设备中的潜力。

为了实现这一目标，FLEET研究人员需要结合2D半导体(如WS₂)在一个复杂的多层结构-光学微腔-使激子-极化子的形成。

激子-极化子是被微腔限制的光子和半导体中的电子激发(激子)之间的杂化产物。

WS中的激子-极化激子₂特别是，它可以在室温下存活，并有可能形成显示无耗散输运的量子超流体。

在突出的研究中展示的2D半导体的强大保护是将这些材料集成到光学微腔中的关键使能技术。

FLEET(未来低能耗电子技术中心)是澳大利亚研究委员会的卓越中心，汇集了100多名研究人员，寻求开发超低能耗电子产品，以应对计算中能源使用的挑战，计算已经消耗了全球8%的电力，并且每十年翻一番。

在超薄玻璃中封装脆弱的2D半导体:通往紧凑的超低能量电子产品的路线