Al agregar una capa más de átomos a semiconductores ya infinitesimales, se hace posible una generación de dispositivos eléctricos de siguiente nivel. Este trabajo para construir dispositivos electrónicos mejores y más rápidos está en marcha, pero se sabía poco sobre cómo probar los ingredientes de estos dispositivospara garantizar el rendimiento. Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología de Nagoya NITech en Japón han desarrollado un método para asegurarse de que las conexiones entre la capa bidimensional de los átomos y los semiconductores sean lo más perfectos posible.
Los investigadores publicaron sus resultados el 15 de abril en letras de física aplicada .
Aplicaron una capa de grafeno al nitruro de galio, un semiconductor de uso común. El grafeno está hecho de una sola capa de átomos, mientras que el nitruro de galio es una estructura tridimensional. Juntos, el grafeno y el nitruro de galio se conocen como heterounióndispositivo, con una sensibilidad significativa a las propiedades de interfaz de metal y semiconductores.
Según Golap Kalita Ph.D., profesor asociado de NITech, comprender los dispositivos de heterounión GaN y cómo mejorarlos es fundamental para un mejor rendimiento del dispositivo.
"Nuestro equipo encontró una manera de determinar las propiedades de interfaz de la heterounión de grafeno y nitruro de galio mediante la caracterización del dispositivo bajo iluminación ultravioleta", dijo Kalita.
La interfaz entre el grafeno y el nitruro de galio debe estar libre de impurezas, especialmente las que obtienen energía de la luz. Cuando los investigadores encendieron la luz ultravioleta UV en el dispositivo de heterounión, encontraron electrones foto excitados excitones atrapados enla interfaz e interfiere con la transferencia de información.
El nitruro de galio contiene defectos en el nivel de la superficie y otras imperfecciones que permiten que dichos electrones fotoexcitados queden atrapados en la interfaz.
"Descubrimos que los estados de interfaz del grafeno y el nitruro de galio tienen una influencia significativa en el comportamiento de la unión y las propiedades del dispositivo", dijo Kalita.
Una de esas propiedades se llama histéresis eléctrica: es un fenómeno en el que los electrones quedan atrapados en la interfaz que conduce a un cambio de comportamiento en el dispositivo. La captura de electrones es extremadamente sensible a la luz UV. Esto significa que una vez que la luz UV estábrilló en la heterounión, los electrones excitados se pueblan en la interfaz y permanecen atrapados, creando una gran ventana de histéresis.
Sin embargo, cuando los investigadores aplicaron una capa más refinada de grafeno al nitruro de galio, no vieron ningún efecto de histéresis sin iluminación de la luz, lo que implica una coincidencia más limpia en la interfaz. Pero no fue perfecto: la iluminación UV fue instigadalos electrones fotoexcitados en un comportamiento de frenesí debido a defectos inherentes en el nitruro de galio.
"Este hallazgo mostró que la interfaz de heterounión grafeno / GaN puede evaluarse mediante el proceso de iluminación ultravioleta", dijo Kalita.
Según los investigadores, la capacidad de evaluar la pureza de la interfaz es invaluable en el desarrollo de dispositivos de alto rendimiento.
"Este estudio abrirá nuevas posibilidades para caracterizar otras interfaces de heterounión mediante un proceso de iluminación con luz ultravioleta", dijo Kalita. "En última instancia, nuestro objetivo es comprender la interfaz de varias heteroestructuras bidimensionales y tridimensionales para desarrollar dispositivos optoelectrónicos novedosos congrafeno "
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Nagoya . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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