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  • Los transistores bidimensionales atómicamente planos son prometedores para la electrónica ecológica de próxima generación

    Esta es una vista esquemática de un transistor de efecto de campo con puerta trasera fabricado por investigadores de UCSB utilizando material de canal de diselenuro de tungsteno monocapa (WSe2). Crédito:Peter Allen, UCSB

    Investigadores de UC Santa Barbara, en colaboración con la Universidad de Notre Dame, han demostrado recientemente la corriente de excitación más alta reportada en un transistor hecho de una monocapa de diselenuro de tungsteno (WSe2), un cristal atómico bidimensional clasificado como dicalcogenuro de metal de transición (TMD). El descubrimiento es también la primera demostración de un transistor de efecto de campo (FET) WSe2 "tipo n", mostrando el tremendo potencial de este material para futuros circuitos integrados de bajo consumo y alto rendimiento.

    La monocapa WSe2 es similar al grafeno en que tiene una estructura atómica hexagonal y se deriva de su forma a granel en capas en la que las capas adyacentes se mantienen unidas por fuerzas de Van der Waals relativamente débiles. Sin embargo, WSe2 tiene una ventaja clave sobre el grafeno.

    "Además de sus superficies atómicamente lisas, tiene una banda prohibida considerable de 1,6 eV, "explicó Kaustav Banerjee, profesor de ingeniería eléctrica e informática y Director del Laboratorio de Investigación en Nanoelectrónica de la UCSB. El equipo de investigación de Banerjee también incluye a los investigadores de UCSB Wei Liu, Jiahao Kang, Deblina Sarkar, Yasin Khatami y el profesor Debdeep Jena de Notre Dame. Su estudio fue publicado en la edición de mayo de 2013 de Nano letras .

    "Existe un creciente interés mundial en estos cristales 2D debido a las muchas posibilidades que tienen para la próxima generación de electrónica integrada, optoelectrónica y sensores, "comentó el profesor Pulickel Ajayan, el Profesor Anderson de Ingeniería en la Universidad de Rice y una autoridad de renombre mundial en nanomateriales. "Este resultado es muy impresionante y el resultado de la comprensión detallada de la naturaleza física de los contactos con estos cristales 2D que ha desarrollado el grupo de Santa Bárbara".

    "Comprender la naturaleza de las interfaces metal-TMD fue clave para nuestro exitoso diseño y demostración de transistores, ", explicó Banerjee. El grupo de Banerjee fue pionero en una metodología que utiliza la teoría funcional de la densidad ab-initio (DFT) que estableció los criterios clave necesarios para evaluar tales interfaces que conducen a los mejores contactos posibles con los TMD monocapa.

    La técnica DFT fue iniciada por el profesor emérito de física de UCSB, el Dr. Walter Kohn, por lo que fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1998. "En una reunión reciente con el profesor Kohn, discutimos cómo esta clase relativamente nueva de semiconductores se está beneficiando de una de sus contribuciones históricas, "dijo Banerjee.

    Wei Liu, investigador postdoctoral en el grupo de Banerjee y coautor del estudio, explicado, "Guiados por la metodología de evaluación de contactos que hemos desarrollado, Nuestros transistores alcanzaron corrientes ON de hasta 210 uA / um, que son el valor más alto reportado de corriente de excitación en cualquier FET basado en TMD monocapa hasta la fecha. "También pudieron lograr una movilidad de 142 cm2 / V.s, que es el valor más alto informado para cualquier TMD FET de monocapa con puerta trasera.

    "Las simulaciones DFT brindan información crítica sobre los diversos factores que determinan de manera efectiva la calidad de las interfaces con estos materiales 2D, que es necesario para lograr resistencias de contacto bajas ", agregó Jiahao Kang, estudiante de doctorado en el grupo de Banerjee y coautor del estudio.

    "La nanoelectrónica y la tecnología informática energéticamente eficiente son áreas clave de investigación en UCSB, campos en los que los miembros de nuestra facultad son reconocidos por sus logros. Con estos resultados, El equipo del profesor Banerjee continúa haciendo importantes contribuciones de investigación a la electrónica de próxima generación, "comentó Rod Alferness, Decano de la Facultad de Ingeniería de UCSB.


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