1 december 2014
Snelle tweedimensionale halfgeleiders
Van tweedimensionale materialen, zoals het bekende grafeen, wordt veel verwacht: ze hebben zeer intrigerende eigenschappen. Ze kunnen in potentie ook leiden tot snellere chips. Toch zijn daar nog wel wat horden te nemen: massafabricage is nog niet zo eenvoudig en grafeen ontbeert één cruciale eigenschap die silicium wel heeft. Dit is reden om ook naar andere tweedimensionale materialen te kijken, in een onderzoeksprogramma geleid door prof Harold Zandvliet van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT. De Stichting FOM steekt 1,6 miljoen euro in het project.
Grafeen bestaat uit een enkele laag van koolstofatomen. In theorie is het mogelijk om hiermee transistoren te maken die honderd maal sneller zijn dan hun soortgenoten van silicium: de bouwstenen die, met honderden miljoenen tegelijk, het hart vormen van bijvoorbeeld een smartphone of een computer. Eén eigenschap heeft grafeen niet. Het heeft geen zogenaamde ‘band gap’: dit is een kloof tussen energieniveaus die een elektron alleen kan overbruggen met een elektrisch veld dat van buitenaf is aangelegd. Dit veld-effect is cruciaal voor de transistorwerking. Als er toch extra laagjes nodig zijn van andere materialen om het effect te bereiken, is een grafeen transistor niet langer tweedimensionaal.
Daarom willen de onderzoekers in het nieuwe programma ‘Two-dimensional semiconductor crystals’ ook kijken naar andere materialen dan grafeen. Die materialen, zoals siliceen en fosforeen, hebben zelf een band gap. Of anders is de band gap te realiseren zonder afbreuk te doen aan de tweedimensionale structuur. Het onderzoek moet leiden tot een beter begrip en theorievorming, maar ook tot werkende ‘devices’: de ontwikkelingen gaan wereldwijd snel. De groep Physics of Interfaces and Nanomaterials van prof. Harold Zandvliet werkt hiervoor nauw samen met andere theoretische en experimentele groepen. Binnen de UT zijn dit de groepen NanoElectronics en Computational Materials Science (ook MESA+). Naast de UT participeren de Radboud Universiteit Nijmegen, de TU Delft en de Rijksuniversiteit Groningen.
De Stichting FOM heeft voor dit vierjarige programma 1,6 miljoen euro uitgetrokken, in een van de zg. Vrije FOM-programma’s.
