Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han cultivado capas cristalinas atómicamente delgadas de dichoslcogenuros de metales de transición TMDC con una composición variable en el espacio, alimentando continuamente diferentes tipos de TMDC a una cámara de crecimiento para adaptar los cambios en las propiedades. Los ejemplos incluyen tiras de 20 nm rodeadas por diferentesTMDC con interfaces atómicamente rectas y estructuras en capas. También probaron directamente las propiedades electrónicas de estas heteroestructuras; las aplicaciones potenciales incluyen componentes electrónicos con una eficiencia energética incomparable.
Los semiconductores son indispensables en la era moderna; los circuitos integrados basados en silicio sustentan el funcionamiento de todo lo digital, desde dispositivos discretos como computadoras, teléfonos inteligentes y electrodomésticos hasta componentes de control para cada posible aplicación industrial. Se ha realizado una amplia gama de investigaciones científicas.dirigido a los próximos pasos en el diseño de semiconductores, particularmente la aplicación de materiales novedosos para diseñar circuitos más compactos y eficientes que aprovechen el comportamiento mecánico cuántico de los materiales a escala nanométrica. De especial interés son los materiales con una dimensionalidad fundamentalmente diferente; los más famososejemplo es el grafeno, una red bidimensional de átomos de carbono que es atómicamente delgada.
Los dichoslcogenuros de metales de transición o TMDC son candidatos prometedores para la incorporación a nuevos dispositivos semiconductores. Compuestos de metales de transición como el molibdeno y el tungsteno y un calcógeno o elemento del Grupo 16 como el azufre o el selenio, pueden formar estructuras cristalinas en capas cuyas propiedades cambiandrásticamente cuando se cambia el elemento metálico, de metales normales a semiconductores, incluso a superconductores. Tejiendo de forma controlable dominios de diferentes TMDC en un solo heteroestructura hecho de dominios con diferente composición, puede ser posible producir productos electrónicos atómicamente delgados con propiedades distintas y superiores a los dispositivos existentes.
Un equipo dirigido por el Dr. Yu Kobayashi y el Profesor Asociado Yasumitsu Miyata de la Universidad Metropolitana de Tokio ha estado a la vanguardia de los esfuerzos para crear heteroestructuras bidimensionales con diferentes TMDC utilizando deposición en fase de vapor, la deposición de material precursor en un vaporEstado en una superficie para hacer capas cristalinas atómicamente planas. Uno de los mayores desafíos que enfrentaron fue crear una interfaz perfectamente plana entre diferentes dominios, una característica esencial para aprovechar al máximo estos dispositivos. Ahora, han logrado diseñar un proceso continuopara cultivar tiras cristalinas bien definidas de diferentes TMDC en el borde de los dominios existentes, creando tiras tan delgadas como 20 nm con una composición diferente. Su nuevo proceso utiliza precursores líquidos que pueden alimentarse secuencialmente a una cámara de crecimiento; al optimizar la tasa de crecimiento,fueron capaces de desarrollar heteroestructuras con dominios distintos perfectamente unidos sobre bordes atómicamente rectos.el enlace mediante microscopía de túnel de exploración STM, encontrando un excelente acuerdo con primeros principios simulaciones numéricas de cómo debería ser una interfaz ideal. El equipo utilizó cuatro TMDC diferentes, y también se dio cuenta de una heteroestructura de capa sobre capa.
Al crear interfaces atómicamente nítidas, los electrones pueden limitarse efectivamente a espacios unidimensionales en estos dispositivos 2D, para un control exquisito del transporte de electrones y la resistividad, así como las propiedades ópticas. El equipo espera que esto pueda allanar el camino a dispositivos con incomparableseficiencia energética y nuevas propiedades ópticas.
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Materiales proporcionados por Universidad Metropolitana de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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