High mobilitY Printed nEtwoRks of 2D Semiconductors for advanced electrONICs

用于先进电子产品的高移动性二维半导体印刷网络

基本信息

  • 批准号:
    10106730
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 68.61万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    EU-Funded
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2024 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

FFuture technological innovations in areas such as the Internet of things and wearable electronics require cheap, easily deformable and reasonably performing printed electronic circuitries. However, currentstate-of-the-art (SoA) printed electronic devicesshow mobilities of ~10 cm2/Vs, about ×100 lower than traditional Si-electronics. A promising solution to print devices from 2D semiconducting nanosheets gives relatively low mobilities (~0.1 cm2/Vs) due to the rate-limiting nature of charge transfer (CT) across inter-nanosheet junctions. By minimising the junction resistance RJ, the mobility of printed devices could match that of individual nanosheets, i.e., up to 1000 cm2/Vs for phosphorene, competing with Si. HYPERSONIC is a high-risk, high-gain interdisciplinary project exploiting new chemical and physical approaches to minimise RJ in printed nanosheet networks, leading to ultra-cheap printed devices with a performance ×10–100 beyond the SoA. The chemical approach relies on chemical crosslinking of nanosheets with (semi)conducting molecules to boost inter-nanosheet CT. The physical approach involves synthesising high-aspect-ratio nanosheets, leading to low bending rigidity and increased inter-nanosheet interactions, yielding conformal, large-area junctions of >10e4 nm2 to dramatically reduce RJ. Our radical new technology will use a range of n- or p-type nanosheets to achieve printed networks with mobilities of up to 1000 cm2/Vs. A comprehensive electrical characterisation of all nanosheet networks will allow us to not only identify those with ultra-high mobility but also to fully control the relation between basic physics/chemistry and network mobility. We will demonstrate the utility of our technology by using our best-performing networks as complementary field-effect devices in next- generation, integrated, wearable sensor arrays. Printed digital and analog circuits will read and amplify sensor signals, demonstrating a potential commercialisable application.
未来物联网和可穿戴电子产品等领域的技术创新需要廉价、易变形且性能合理的印刷电子电路。然而,目前最先进的(SoA)印刷电子器件显示出~10 cm 2/Vs的迁移率,比传统的Si电子器件低约×100。从2D半导体纳米片打印器件的有前景的解决方案由于跨纳米片间结的电荷转移(CT)的速率限制性质而给出相对低的迁移率(~ 0.1cm2/Vs)。通过最小化结电阻RJ,印刷器件的迁移率可以匹配各个纳米片的迁移率,即,对于磷烯,高达1000 cm 2/Vs,与Si竞争。HYPERSONIC是一个高风险,高增益的跨学科项目,利用新的化学和物理方法来最大限度地减少印刷纳米片网络中的RJ,从而产生超廉价的印刷设备,其性能超过SoA的10-100倍。化学方法依赖于纳米片与(半)导电分子的化学交联以增强纳米片间CT。物理方法涉及合成高纵横比纳米片,导致低弯曲刚度和增加的纳米片间相互作用,产生> 10 e4 nm 2的共形大面积结以显著降低RJ。我们激进的新技术将使用一系列n型或p型纳米片来实现迁移率高达1000 cm 2/Vs的印刷网络。所有纳米片网络的全面电气特性将使我们不仅能够识别那些具有超高迁移率的网络,而且能够完全控制基本物理/化学与网络迁移率之间的关系。我们将展示我们的技术的效用,通过使用我们的最佳性能的网络作为下一代,集成,可穿戴传感器阵列的互补场效应器件。印刷数字和模拟电路将读取和放大传感器信号,展示了潜在的商业化应用。

项目成果

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知道了