El profesor Jong-Soo Lee (derecha) con Min-Hye Jeong (izquierda), un estudiante del programa integrado de Maestría y Doctorado, junto a sus dispositivos de observación para el experimento Crédito:DGIST
Materiales 2-D, que consta de una sola capa de átomos, están revolucionando el campo de la electrónica y la optoelectrónica. Poseen propiedades ópticas únicas que sus homólogos voluminosos no tienen, estimular la creación de potentes dispositivos de energía (por ejemplo, fibras ópticas o células solares). Curiosamente, diferentes materiales 2-D se pueden apilar juntos en una estructura de 'heterounión', para generar corriente eléctrica inducida por luz (o fotocorriente). Para hacer esto de una manera óptima, es importante encontrar el equilibrio correcto de las partículas cargadas (llamadas electrones y huecos) y la energía que producen.
Si bien el tratamiento químico de la superficie de los materiales ("dopaje químico") puede ayudar hasta cierto punto, esta técnica no es muy eficaz en materiales 2-D. Otra solución es controlar las propiedades de carga ajustando el voltaje de manera precisa, una técnica llamada "dopaje electrostático". Esta tecnica, sin embargo, necesita ser explorado más a fondo.
Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk, Corea, dirigido por el profesor Jong-Soo Lee, se dispuso a hacer esto, en un estudio publicado en Advanced Science. Para esto, construyeron un dispositivo multifuncional, llamado fototransistor, compuesto por heterouniones 2-D. La principal estrategia en su diseño fue la aplicación selectiva de dopaje electrostático a una capa específica.
El profesor Lee explica además el diseño de su modelo, "Fabricamos un fototransistor de heterounión bidimensional multifuncional con un p-WSe lateral 2 / n-WS 2 / n-MoS 2 estructura para identificar cómo se crearon las fotocorrientes y el ruido en heterouniones. Controlando las condiciones electrostáticas en una de las capas (n-WS 2 ), pudimos controlar la carga que se transportaba a las otras dos capas ". El hecho de que los investigadores pudieran controlar el equilibrio de carga les permitió observar el origen de la fotocorriente así como de la corriente de ruido no deseada, utilizando un sistema de mapeo de fotocorriente. También podrían estudiar los cargos en relación con las condiciones que establecieron. Pero la parte más interesante fue que cuando la concentración de carga era óptima, la estructura de heterounión mostró una fotorrespuesta más rápida y más alta, así como una fotodetectividad más alta.
Las estructuras de heterounión que utilizan materiales 2D muestran un inmenso potencial en la construcción de dispositivos optoelectrónicos avanzados, pero para usarlos de manera óptima, comprender sus propiedades de carga es crucial. Crédito:Shutterstock
Estos hallazgos arrojan luz sobre la importancia del equilibrio de carga en las heterouniones, potencialmente allanando el camino para dispositivos optoelectrónicos avanzados. El profesor Lee concluye:"Nuestro estudio revela que incluso si las densidades de carga de los materiales activos de las estructuras en capas no coinciden perfectamente, todavía es posible crear un dispositivo optoelectrónico que tenga excelentes características ajustando el equilibrio de carga a través del voltaje de la puerta ".
