Investigadores de la Escuela de Ingeniería de NYU Tandon han sido pioneros en un método para cultivar un material electrónico a escala atómica con la más alta calidad jamás reportada. En un artículo publicado en Letras de física aplicada , El profesor adjunto de Ingeniería Eléctrica e Informática Davood Shahrjerdi y el estudiante de doctorado Abdullah Alharbi detallan una técnica para sintetizar grandes hojas de disulfuro de tungsteno monocapa de alto rendimiento, un material sintético con una amplia gama de aplicaciones electrónicas y optoelectrónicas.

"Desarrollamos un reactor personalizado para cultivar este material utilizando una técnica de rutina llamada deposición química de vapor. Hicimos algunos cambios sutiles pero críticos para mejorar el diseño del reactor y el proceso de crecimiento en sí, y nos emocionó descubrir que podíamos producir disulfuro de tungsteno monocapa de la más alta calidad reportada en la literatura, ", dijo Shahrjerdi." Es un paso crítico para permitir el tipo de investigación necesaria para desarrollar transistores de próxima generación, electrónica portátil, e incluso dispositivos biomédicos flexibles ".

La promesa de los materiales electrónicos bidimensionales ha cautivado a los investigadores durante más de una década, desde que se descubrió experimentalmente el primer material de este tipo, el grafeno. También llamados materiales "monocapa", el grafeno y materiales bidimensionales similares tienen un grosor de un solo átomo, varios cientos de miles de veces más delgado que una hoja de papel. Estos materiales cuentan con importantes ventajas sobre el silicio, a saber, una flexibilidad inigualable, fuerza, y conductividad, pero el desarrollo de aplicaciones prácticas para su uso ha sido un desafío.

Se ha explorado el grafeno (una sola capa de carbono) para interruptores electrónicos (transistores), pero su falta de una banda prohibida de energía plantea dificultades para las aplicaciones de semiconductores. "No se pueden apagar los transistores de grafeno, ", explicó Shahrjerdi. A diferencia del grafeno, El disulfuro de tungsteno tiene una banda prohibida de energía considerable. También muestra nuevas y emocionantes propiedades:cuando aumenta el número de capas atómicas, la banda prohibida se vuelve sintonizable, y con un grosor de monocapa, puede absorber y emitir luz fuertemente, haciéndolo ideal para aplicaciones en optoelectrónica, sintiendo y electrónica flexible.

Los esfuerzos para desarrollar aplicaciones para materiales monocapa suelen estar plagados de imperfecciones en el propio material:impurezas y desórdenes estructurales que pueden comprometer el movimiento de los portadores de carga en el semiconductor (movilidad del portador). Shahrjerdi y su estudiante lograron reducir los trastornos estructurales al omitir los promotores del crecimiento y usar nitrógeno como gas portador en lugar de una opción más común. argón.

Shahrjerdi señaló que las pruebas exhaustivas de su material revelaron los valores más altos registrados hasta ahora para la movilidad del portador en disulfuro de tungsteno monocapa. "Es un desarrollo muy emocionante para aquellos de nosotros que investigamos en este campo, " él dijo.