【国内论文】为组合逻辑电路应用调节 α-Ga₂O₃ 纳米棒阵列中的光电流极性反转点

        要提高计算能力，就必须对半导体有更广泛的了解。传统半导体技术已达到极限，因此有必要探索和开发光电方法。其中，光电化学（PEC）探测器已成为一种全新的光电探测范例。本研究对推进 PEC 半导体逻辑器件的发展进行了深入研究。通过对α-Ga₂O₃海绵的多孔纳米棒阵列（NRAs）进行合理的改善，滴加碳化钛水溶液可定制光电流属性，从而赋予器件固有的自供电特性。同时，利用二维碳化钛作为氧化镓的改性剂，可以在光电化学光电流切换（PEPS）效应中增强对光电流极性反转点的控制。在 254 nm深紫外光照射下，Ti₃C₂Tx 具有内部和外部双重响应，从而增强了载流子的产生，这种增强放大了半导体器件中 PEPS 效应的利用。因此，Ti₃C₂Tx 和 α-Ga₂O₃ 之间的电荷转移相互作用加快了电子注入半导体的速度，最终提高了α-Ga₂O₃ 的表面费米级。此外，不同程度的 Ti₃C₂Tx 修饰在 α-Ga₂O₃ 中提供了不同的反应位点和通道，从而提高了反应几率。随后，利用 PEPS 效应产生了 PEC 逻辑门 XOR 和 AND 门。在此基础上，一个综合架构整合了组合逻辑电路元件--半加法器和四输入 XOR 门--简化了电路的复杂性，提高了其在验证、计算、错误检测、编码和解码方面的实用性。因此，Ti₃C₂Tx/α-Ga₂O₃ NRA 具有广阔的光阳极前景。值得注意的是，这标志着在氧化镓 PEC 器件中首次构建了逻辑元件，如半加法器和四输入异或门。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c05945