Al agregar una capa más de átomos a semiconductores ya infinitesimalmente pequeños, es posible una generación de dispositivos eléctricos de siguiente nivel. Este trabajo para construir dispositivos electrónicos mejores y más rápidos está en marcha, pero se sabía poco sobre cómo probar los ingredientes de estos dispositivos para garantizar su rendimiento. Ahora, Investigadores del Instituto de Tecnología de Nagoya (NITech) en Japón han desarrollado un método para asegurarse de que las conexiones entre la capa bidimensional de átomos y los semiconductores sean lo más perfectas posible.

Los investigadores publicaron sus resultados el 15 de abril en Letras de física aplicada .

Aplicaron una capa de grafeno al nitruro de galio, un semiconductor de uso común. El grafeno está hecho de una sola capa de átomos, mientras que el nitruro de galio es una estructura tridimensional. Juntos, el grafeno y el nitruro de galio se conocen como dispositivos de heterounión, con una sensibilidad significativa a las propiedades de interfaz del metal y los semiconductores.

Según Golap Kalita Ph.D., profesor asociado en NITech, Comprender los dispositivos de heterounión de GaN y cómo mejorarlos es fundamental para un mejor rendimiento del dispositivo.

"Nuestro equipo encontró una manera de determinar las propiedades de la interfaz de la heterounión de grafeno y nitruro de galio caracterizando el dispositivo bajo iluminación ultravioleta, "Dijo Kalita.

La interfaz entre el grafeno y el nitruro de galio debe estar libre de impurezas, especialmente los que obtienen energía de la luz. Cuando los investigadores iluminaron el dispositivo de heterounión con luz ultravioleta (UV), encontraron electrones fotoexcitados (excitones) atrapados en la interfaz e interfiriendo con la transferencia de información.

El nitruro de galio contiene defectos a nivel de la superficie y otras imperfecciones que permiten que esos electrones fotoexcitados queden atrapados en la interfaz.

"Descubrimos que los estados de la interfaz del grafeno y el nitruro de galio tienen una influencia significativa en el comportamiento de la unión y las propiedades del dispositivo, "Dijo Kalita.

Una de esas propiedades se llama histéresis eléctrica:es un fenómeno en el que los electrones quedan atrapados en la interfaz, lo que provoca un cambio de comportamiento en el dispositivo. La captura de electrones es extremadamente sensible a la luz ultravioleta. Significa que una vez que la luz ultravioleta se ilumina en la heterounión, los electrones excitados se pueblan en la interfaz y permanecen atrapados, creando una gran ventana de histéresis.

Sin embargo, cuando los investigadores aplicaron una capa más refinada de grafeno al nitruro de galio, no vieron ningún efecto de histéresis sin iluminación de luz, lo que implica una coincidencia más limpia en la interfaz. Pero no fue perfecto:la iluminación ultravioleta instigó a los electrones fotoexcitados a un comportamiento frenético debido a defectos inherentes en el nitruro de galio.

"Este hallazgo mostró que la interfaz de heterounión grafeno / GaN puede evaluarse mediante el proceso de iluminación ultravioleta, "Dijo Kalita.

La capacidad de evaluar la pureza de la interfaz es invaluable en el desarrollo de dispositivos de alto rendimiento. según los investigadores.

"Este estudio abrirá nuevas posibilidades para caracterizar otras interfaces de heterounión mediante un proceso de iluminación con luz ultravioleta, "Kalita dijo." En última instancia, nuestro objetivo es comprender la interfaz de varias heteroestructuras bidimensionales y tridimensionales para desarrollar nuevos dispositivos optoelectrónicos con grafeno ".