WPI-MANA erreicht direktes Wachstum von Germanen und markiert damit einen wichtigen Schritt für die Herstellung elektronischer Bauteile

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TSUKUBA, Japan, 21. Juli 2021 /PRNewswire/ -- Einem Team am WPI-MANA ist das direkte Wachstum von h-BN-verkapptem Germanen auf der Oberfläche von Silber Ag(111) gelungen. Sie glauben, dass dies eine vielversprechende Technik für die Herstellung von elektronischen Geräten auf Germanenbasis in der Zukunft sein könnte.

(Bild: https://kyodonewsprwire.jp/prwfile/release/M105739/202107067300/_prw_PI1fl_nJmUwabT.jpg)

Die WPI-MANA-Gruppe wuchs das Germanen an den Grenzflächen von Graphen/Ag(111) und hexagonalem Bornitrid (h-BN)/Ag(111) durch Abspaltung von Germaniumatomen. Ein einfacher Glühprozess in Stickstoff (N2) oder Wasserstoff/Argon (H/Ar) bei Umgebungsdruck führte zur Bildung von Germanen, was darauf hindeutet, dass bei diesem Prozess keine Ultrahochvakuumbedingungen notwendig sind. Das resultierende Germanen war an der Luft stabil und gleichmäßig über die gesamte Fläche mit einem van der Waals (vdW)-Material bedeckt.

Germanen gehört zu einer Gruppe von Elementen mit zweidimensionalen Wabengittern, wie Silicen, Stanen und Plumbene, die zusammen als Xenen bezeichnet werden. Diese Substanzen haben elektronische Eigenschaften, die denen von Graphen ähneln, einschließlich einer außergewöhnlich hohen Ladungsträgerbeweglichkeit. Im Gegensatz zu Graphen ist die Wabengitter-Kristallstruktur von Xenen jedoch nicht flach, sondern geknickt, was dazu führt, dass ihre Bandlücken durch Anlegen eines elektrischen Feldes steuerbar sind. Eine solche Kontrollierbarkeit der Bandlücke würde einen Weg bieten, das Problem des lückenlosen Graphen für zukünftige Anwendungen in elektronischen Geräten zu überwinden. Daher ist die Verwendung von Xenen in der Elektronik sehr wünschenswert.

In einer weiteren wichtigen Erkenntnis entdeckte die Gruppe, dass es notwendig war, ein vdW-Material als Deckschicht für ihre Germanen-Wachstumsmethode zu verwenden, da die Verwendung einer Al2O3-Deckschicht zu keiner Germanenbildung führte.

Die Ergebnisse beweisen auch, dass die Raman-Spektroskopie in Luft ein leistungsfähiges Werkzeug zur Charakterisierung von Germanen an einer Grenzfläche ist.

Diese Forschung wurde von Seiya Suzuki, ICYS Research Fellow (International Center for Young Scientists, ICYS-NAMIKI), Tomonobu Nakayama, Deputy Director (WPI-MANA) und ihren Mitarbeitern durchgeführt.

„Direktes Wachstum von Germanen an Grenzflächen zwischen Van-der-Waals-Materialien und Ag(111)"

Seiya Suzuki et al., Advanced Functional Materials (November 20, 2020)

https://doi.org/10.1002/adfm.202007038

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