دراسة إذابة الأفلام الرقيقة من سيليسيوم المغنيسيوم القابل للتحلل للتطبيقات الإلكترونية العابرة

الملخص تقدم الأنظمة الإلكترونية العابرة حلولًا جذابة للتقنيات المستدامة، مما يمكّن من التخلص البيئي الآمن في البيئات الإيكولوجية ويقضي على الحاجة للاسترجاع الجراحي في الزرعات الطبية. في صميم هذه الأنظمة، تعتبر مواد أشباه الموصلات القابلة للتحلل مواد رئيسية ليست فقط للعمليات المنطقية ولكن أيضًا لتحقيق أشكال استشعار متنوعة. هنا، يتم الإبلاغ عن دراسة شاملة لأفلام سيليسيوم المغنيسيوم (Mg2Si) الرقيقة كمنصة شبه موصلة ضيقة النطاق وقابلة للتحلل للاستخدام في الإلكترونيات العابرة. يتم تشكيل أفلام Mg2Si متعددة البلورات عبر ترسيب المغناطيسي RF والتنشئة الحرارية، تليها دراسة منهجية لسلوك إذابتها تحت ظروف مختلفة من الرقم الهيدروجيني والأيونات. يتم تأكيد الأهمية الفسيولوجية من خلال اختبار المحلول الملحي المخزن بالفوسفات، بينما يتم التحقق من القابلية للتحلل البيئي تحت ظروف التسميد. أكدت اختبارات السمية للخلايا في المختبر عدم السمية الحيوية للمادة وموادها الناتجة عن التحلل. تظهر أفلام Mg2Si فجوة غير مباشرة تبلغ حوالي 0.84 إلكترون فولت، وتركيز ناقلات داخلي (>10^18 سم −3)، ونفاذية حرارية (<1.8 واط م −1 ك −1)، إلى جانب امتصاص ضوئي عريض النطاق. أدى دمج الأجهزة في محاصد حرارية كهربائية إلى معامل سيفبك بحوالي 130 ميكرو فولت ك −1 وقوة إخراج تتجاوز حوالي 0.338 ميكرو وات سم −2 ك −2. أظهرت أجهزة الاستشعار الضوئية استجابة ضوئية تصل إلى 1300 نانومتر، مما يؤكد الحساسية في نطاق الأشعة تحت الحمراء. تُؤسس هذه النتائج Mg2Si كأشباه موصلات قابلة للحياة للإلكترونيات العابرة، موسعة مكانة المواد إلى ما وراء أشباه الموصلات ذات الفجوة العريضة التقليدية.