(Phys.org) —Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una nueva técnica para crear películas delgadas de semiconductores de alta calidad a escala atómica, lo que significa que las películas tienen solo un átomo de espesor. La técnica se puede utilizar para crear estas películas delgadas a gran escala, suficiente para cubrir obleas de dos pulgadas de ancho, o más grande.

"Esto podría usarse para escalar las tecnologías de semiconductores actuales a la escala atómica:láseres, diodos emisores de luz (LED), chips de ordenador, cualquier cosa, "dice el Dr. Linyou Cao, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en NC State y autor principal de un artículo sobre el trabajo. "La gente ha estado hablando de este concepto durante mucho tiempo, pero no fue posible. Con este descubrimiento, Creo que es posible ".

Los investigadores trabajaron con sulfuro de molibdeno (MoS2), un material semiconductor económico con propiedades electrónicas y ópticas similares a los materiales que ya se utilizan en la industria de los semiconductores. Sin embargo, MoS2 es diferente de otros materiales semiconductores porque se puede "cultivar" en capas de un solo átomo de espesor sin comprometer sus propiedades.

En la nueva técnica, Los investigadores colocan polvos de cloruro de molibdeno y azufre en un horno y elevan gradualmente la temperatura a 850 grados Celsius. que vaporiza el polvo. Las dos sustancias reaccionan a altas temperaturas para formar MoS2. Mientras todavía está bajo altas temperaturas, el vapor se deposita luego en una capa delgada sobre el sustrato.

"La clave de nuestro éxito es el desarrollo de un nuevo mecanismo de crecimiento, un crecimiento autolimitante, "Dice Cao. Los investigadores pueden controlar con precisión el espesor de la capa de MoS2 controlando la presión parcial y la presión de vapor en el horno. La presión parcial es la tendencia de los átomos o moléculas suspendidas en el aire a condensarse en un sólido y asentarse en el sustrato. La presión de vapor es la tendencia de los átomos o moléculas sólidos en el sustrato a vaporizarse y elevarse al aire.

Para crear una sola capa de MoS2 en el sustrato, la presión parcial debe ser superior a la presión de vapor. Cuanto mayor sea la presión parcial, cuantas más capas de MoS2 se depositen en el fondo. Si la presión parcial es más alta que la presión de vapor de una sola capa de átomos en el sustrato, pero no superior a la presión de vapor de dos capas, el equilibrio entre la presión parcial y la presión de vapor puede garantizar que el crecimiento de la película delgada se detenga automáticamente una vez que se forma la monocapa. Cao llama a esto crecimiento "autolimitado".

La presión parcial se controla ajustando la cantidad de cloruro de molibdeno en el horno:cuanto más molibdeno hay en el horno, cuanto mayor sea la presión parcial.

"Con esta técnica, Podemos crear películas delgadas monocapa de MoS2 a escala de obleas, un átomo de espesor, cada vez, ", Dice Cao." También podemos producir capas que sean dos, tres o cuatro átomos de espesor ".

El equipo de Cao ahora está tratando de encontrar formas de crear películas delgadas similares en las que cada capa atómica está hecha de un material diferente. Cao también está trabajando para crear transistores de efecto de campo y LED utilizando la técnica. Cao ha presentado una patente sobre la nueva técnica.

El papel, "Síntesis escalable controlada de uniformes, Películas de MoS2 monocapa de alta calidad y pocas capas, "se publicó en línea el 21 de mayo en Informes científicos , una revista del Nature Publishing Group.