تونل زنی از میان لایه نازک نیترید بور

نیترید بور شش ضلعی بسیار نازک (h-BN) می‌تواند به‌عنوان لایه دی الکتریک برای استفاده در قطعات الکترونیکی در آینده مفید باشد. یک تیم تحقیقاتی متشکل از برندگان جایزه نوبل، آندره گیم و گوستیا نووسلوف، از دانشگاه منچستر از این ماده به‌عنوان سدی در میان دو لایه به‌صورت ساندیچی استفاده کردند. نتایج کار آنها نشان داد که با نازک شدن لایه، جریان عبوری از سیستم افزایش می یابد. از این سیستم می‌توان در تولید ترانزیستورهای اثر میدان استفاده کرد.

نیترید بور، همانند گرافن، می‌تواند متورق شده و لایه‌های نازکی را ایجاد کند. از مزیت این ماده می‌توان به این مورد اشاره کرد که نیترید بور در برابر متورق شدن مقاوم بوده و می‌توان لایه‌های بسیار نازک با آسیب کم تولید کرد. لیام بریتنل از محققان این پروژه می‌گوید با کوچک شدن قطعات الکترونیکی می‌توان از نیترید بور به‌عنوان لایه دی الکتریک استفاده کرد.

همچنین می‌توان از ترکیب گرافن و نیترید بور ماده نازک چندلایه با ساختاری مختلف ایجاد کرد. دلیل این امر آن است ضریب شبکه این دو ماده بسیار نزدیک هم است. برخلاف گرافن که یک شبه فلز است، نیترید بور دارای باندگپ انرژی بالایی است.

محققان نشان دادند که نیترید بور توده‌ای زیرلایه ایده‌آلی برای گرافن است. از سوی دیگر این ماده می‌تواند به‌عنوان سدی برای تونل زنی الکترون‌ها میان دو لایه گرافن در ترانزیستورها عمل کند. نازکتر شدن نیترید بور دارای مزیت دیگری هم است و آن این که با نازکتر شدن نیترید بور می‌توان از آن در قطعات الکترونیکی انعطاف‌پذیر استفاده کرد. این تیم تحقیقاتی به‌همراه گروه‌های دیگری از کشور هلند، پرتقال و سنگاپور به بررسی خواص الکترونیکی دیودهای تونلی پرداختند که در آن از نیترید بور به‌عنوان سدی میان دو لایه رسانای مختلف نظیر طلا، گرافیت و گرافن استفاده شده بود. اندازه‌گیری جریان-ولتاژ در محدوده دماهای مختلف نشان داد که نیترید بور با ضخامت یک اتم می‌تواند سدی کارا در برابر جریان باشد. محققان دریافتند که با افزایش ضخامت، مقدار جریان عبوری کاهش می‌یابد.

محققان این پروژه مشتاق هستند تا ماده نیمه‌هادی مناسبی پیدا کنند که دارای خواص الکترونیکی مکمل گرافن و نیترید بور باشد. یافتن چنین ماده‌ای بسیار جالب خواهد بود و می‌تواند منجر به تولید ساختارهای سه بعدی شود.

نتایج این تحقیق در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.