创新掺杂技术提升半导体纳米晶体性能

一个研究小组成功开发了一种新技术来控制核（种子）相的掺杂，以提高半导体纳米晶体的性能。该研究揭示了掺杂过程和位置如何因掺杂元素（掺杂剂）的类型而异。所开发的技术有望在显示器和晶体管等先进电子设备中得到广泛应用

随着近年来显示器和晶体管等先进技术的快速发展，人们对能够精确控制纳米级半导体掺杂的技术的兴趣日益浓厚。特别是，基于II-VI半导体的纳米晶体因其出色的光学和电学性能而得到了广泛的研究

虽然掺杂在半导体技术中起着至关重要的作用，但纳米晶体等小型半导体中掺杂效率低的问题仍然存在。出现这个问题是因为掺杂剂在半导体生长过程中倾向于被吸收到半导体表面，而不能有效地渗透到其内部

在此背景下，DGIST教授Jiwoong Yang的研究团队开发了一种受控的成核掺杂方法，该方法在纳米晶体生长之前的“纳米簇”阶段诱导掺杂。利用这项技术，该团队成功地在ZnSe半导体纳米晶体中实现了稳定和精确的掺杂，并确定了掺杂工艺和位置因掺杂剂类型而异的原因

这项研究发表在《小科学》杂志上

尽管之前关于掺杂II-VI半导体纳米晶体的研究主要使用重金属CdSe，但Cd对环境有害，稳定性差。这项研究开发了一种适用于纳米晶体的技术，该技术消除了重金属的使用，展示了其在实际应用中的潜力，同时也解决了环境问题。此外，该研究还证明了该技术适用于各种电子设备，如显示器和晶体管

杨教授说：“这项研究使我们能够系统地建立纳米晶体中的掺杂控制技术。这些发现不仅将为设计和制造下一代显示器和晶体管等光电器件提供重要的基础数据，还将通过精确的掺杂控制技术为设计创新器件开辟新的可能性。” More information: Seunghyun Ji et al, Nucleation‐Controlled Doping of II–VI Semiconductor Nanocrystals Mediated by Magic‐Sized Clusters, Small Science (2024). DOI: 10.1002/smsc.202400300