Germanene es un material 2D que deriva del germanio y está relacionado con el grafeno. Como no es estable fuera de las cámaras de vacío en las que se produce, no se han realizado mediciones reales de sus propiedades electrónicas. Científicos dirigidos por el profesor Justin Yede la Universidad de Groningen ahora han logrado producir dispositivos con germanene estable. El material es un aislante y se convierte en un semiconductor después de un calentamiento moderado y un muy buen conductor metálico después de un calentamiento más fuerte. Los resultados fueron publicados en la revista Nano letras .
Los materiales de una sola capa atómica son de interés en la construcción de nuevos tipos de microelectrónica. El más conocido de estos, el grafeno, es un excelente conductor. Los materiales como el silicio y el germanio también podrían ser interesantes, ya que son totalmente compatibles conprotocolos bien establecidos para la fabricación de dispositivos, y podrían integrarse perfectamente en la tecnología actual de semiconductores.
inestable
"Pero la versión 2D del germanio, el germaneno, es muy inestable", explica el profesor asociado de física de dispositivos de la Universidad de Groninga, Justin Ye. Germanene está hecho de germanio al agregar calcio. Los iones de calcio crean capas 2D a partir de un cristal 3D y sonluego se reemplaza por hidrógeno. Estas capas 2D de germanio e hidrógeno se llaman germanane. Pero una vez que se elimina el hidrógeno para formar germanene, el material se vuelve inestable.
Ye y sus colegas resolvieron esto de una manera notablemente simple. Hicieron dispositivos con el germanane estable y luego calentaron el material para eliminar el hidrógeno. Esto resultó en dispositivos estables con germanene, lo que permitió a los científicos estudiar sus propiedades electrónicas.
hidrógeno
"El material inicial era un aislante", dice Ye. Un estudiante de doctorado de su grupo calentó estos dispositivos, que es un método probado para aumentar la conductividad. Observó que el material se volvió muy conductivo y su resistenciaera solo un orden de magnitud superior al del grafeno ". Por lo tanto, se convirtió en un excelente conductor metálico." Otros experimentos mostraron que un calentamiento moderado hasta 200 ° C producía germanano semiconductor.
Germanene puede, por lo tanto, ser un aislante, un semiconductor o un conductor metálico, dependiendo del tratamiento térmico con el que se procesa. Permanece estable después de enfriarse a temperatura ambiente. El calentamiento hace que las escamas de germanene multicapa se vuelvan más delgadas.- confirmación de que el cambio en la conductividad probablemente se deba a la desaparición del hidrógeno.
dispositivo espintrónico
Germanene podría ser de interés en la construcción de dispositivos espintrónicos. Estos dispositivos utilizan una corriente de espines de electrones. Esta es una propiedad mecánica cuántica de los electrones, que se puede imaginar mejor como electrones girando alrededor de su propio eje, haciendo que se comporten comopequeñas agujas de brújula. El grafeno es un excelente conductor de espines electrónicos, pero es difícil controlar los espines en este material debido a su débil interacción con los átomos de carbono acoplamiento espín-órbita.
"Los átomos de germanio son más pesados, lo que significa que hay un acoplamiento de espín-órbita más fuerte", dice Ye. Esto proporcionaría un mejor control de los espines. Ser capaz de construir germaneno metálico con una conductividad excelente y un fuerte acoplamiento de espín-órbita debería por lo tantoallanar el camino a los dispositivos espintrónicos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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