Fundamentele uitdagingen voor tweedimensionale halfgeleiders

Tweedimensionale (2D) materialen zoals grafeen en transitiemetaal dichalcogenides bieden de mogelijkheid tot het realiseren van nieuwe, krachtige, nano-elektronische componenten, welke werken met zeer lage voltages. Tunnel veldeffecttransistoren, gebaseerd op een stapeling van deze 2D materialen (zogenaamde van der Waals heterostructuren) zijn inderdaad zeer veelbelovende nano-elektronische componenten met een laag stroomverbruik. Willen we echter deze 2D componenten ten volle benutten, dan is de groei van hoogkwalitatieve 2D oxides (of oxide nano-lagen) vereist.  Door gebruik te maken van spin- in plaats van ladingstransport, kunnen de prestaties van deze componenten drastisch verbeterd worden. Nieuwe 2D oxides, zijnde magnetisch of topologische isolatoren, kunnen in dergelijke spintronica componenten worden geïntegreerd. De mogelijkheid tot het variëren van de magnetische of topologische isolerende toestand met behulp van een elektrisch veld, mechanische spanning, of door te doperen/functionaliseren met behulp van moleculen of atomaire clusters, is zeer aantrekkelijk voor het invoeren van nieuwe concepten in de nano-elektronica. In dit project is het belangrijkste doel het voorspellen, ontdekken, synthetiseren en karakteriseren van 2D oxides met verschillende elektronische eigenschappen, alsmede hen te combineren met 2D halfgeleiders en 2D metalen in nieuwe functionele componenten. De voorgestelde combinaties kunnen resulteren in een nieuwe generatie uitermate snelle en energiezuinige logische poorten, geheugencellen en fotonische componenten.

Trefwoorden:2D materialen, Structurele en elektronische eigenschappen, MOS structuren

Disciplines:Nanotechnologie, Ontwerptheorieën en -methoden, Fysica van gecondenseerde materie en nanofysica