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High mobilitY Printed nEtwoRks of 2D Semiconductors for advanced electrONICs

Projektbeschreibung

Leistungsstärkere elektronische Bauelemente auf 2D-Halbleitermaterialien

Für den sich rasch entwickelnden Bereich der tragbaren Elektronik und des Internets der Dinge sind billigere, flexiblere und leistungsstärkere gedruckte elektronische Schaltungen erforderlich. Ungeachtet aller Fortschritte auf diesem Gebiet liegen die derzeitigen gedruckten elektronischen Bauelemente in Bezug auf die Elektronenbeweglichkeit noch deutlich hinter der traditionellen Siliziumelektronik zurück. Das Team des EIC-finanzierten Projekts HYPERSONIC wird diese Lücke schließen. Die Forschenden werden 2D-Halbleiter-Nanoblätter nutzen, um Elektronenbeweglichkeiten von 100 cm2/Vs zu erreichen, die sich denen von Silizium annähern. Ihre Strategie umfasst die chemische Vernetzung von Nanoblättern und die Synthese von Nanoblättern mit hohem Aspektverhältnis, um den Übergangswiderstand zu minimieren. Wenn dieser bahnbrechende Ansatz Erfolg hat, könnten die vorhandenen Standards übertroffen und extrem preiswerte, leistungsstarke elektronische Bauelemente produziert werden, die tragbare Sensorarrays der nächsten Generation mit integrierten, gedruckten digitalen und analogen Schaltkreisen ergeben könnten.

Ziel

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, current state-of-the-art (SoA) printed electronic devices show 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.

Koordinator

UNIVERSITE DE STRASBOURG
Netto-EU-Beitrag
€ 900 000,00
Adresse
RUE BLAISE PASCAL 4
67081 Strasbourg
Frankreich

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Region
Grand Est Alsace Bas-Rhin
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 900 000,00

Beteiligte (4)

Partner (1)