(Izquierda) En 2-D, MoS2 de 13 capas, el “PUNTO CALIENTE” (el centro de distribución de la corriente) está ubicado en las capas superiores en una gran desviación de la puerta. (Derecha) En 2-D, Grafeno de 13 capas, el "PUNTO CALIENTE" se encuentra en las capas inferiores con un sesgo de puerta grande. La diferencia surge porque la ubicación de un "PUNTO CALIENTE" se debe a las propiedades físicas del material. Crédito:Das y Appenzeller. © 2013 Sociedad Química Estadounidense
(Phys.org) —Aunque los científicos continúan descubriendo las notables propiedades electrónicas de los nanomateriales como el grafeno y los dicalcogenuros de metales de transición, la forma en que fluye la corriente eléctrica a esta escala no se comprende bien. En un nuevo estudio, Los científicos por primera vez han investigado exactamente cómo fluye una corriente a través de materiales 2-D multicapa, y descubrió que el flujo de corriente en estos materiales es muy diferente al flujo de corriente en materiales 3-D y no se puede explicar con modelos convencionales. Esta comprensión podría orientar a los investigadores en el diseño de futuros dispositivos nanoelectrónicos.
Los investigadores, Saptarshi Das y Joerg Appenzeller en la Universidad Purdue en West Lafayette, Indiana, han publicado su artículo sobre el flujo de corriente en materiales estratificados en 2-D en un número reciente de Nano letras .
"A través de nuestro enfoque experimental, Hemos ideado una nueva forma de entender el flujo de corriente a través de estos materiales de baja dimensión, y también descubrimos que los modelos convencionales para el transporte de transportistas que se aplican a materiales a granel deben revisarse para sistemas bidimensionales en capas, "Das dijo Phys.org .
En su estudio, los científicos evaluaron experimentalmente el flujo y la distribución de corriente en un transistor hecho de 2-D MoS 2 , que tenía aproximadamente 8 nm de espesor y constaba de aproximadamente 13 capas. Como explicaron los científicos, la corriente en las capas individuales no se puede medir directamente. Así que idearon un método alternativo para mapear la distribución actual en las múltiples capas, que implica el escalado de la longitud del canal utilizando un microscopio electrónico de barrido.
Los científicos encontraron que la corriente en 2-D MoS 2 se distribuye entre las 13 capas para que las capas superiores tengan la mayor movilidad y las menores resistencias, mientras que las capas inferiores tienen la menor movilidad y la mayor resistencia. Calculando el promedio ponderado de la corriente en las capas individuales, los investigadores determinaron la ubicación del "HOT-SPOT" como el centro de la distribución actual, que en este caso estaba en las capas superiores.
Sin embargo, cuando los científicos cambiaron el voltaje de polarización aplicado a la puerta, la ubicación del "HOT-SPOT" también cambió. A valores de polarización de puerta altos, la resistencia de cada capa es baja y el "HOT-SPOT" se encuentra en las capas superiores. Pero cuando se reduce el sesgo de la puerta, la resistencia aumenta y el "HOT-SPOT" migra a las capas inferiores. Esta migración inusual del "PUNTO CALIENTE" en función del sesgo de la puerta aplicada también da lugar a una resistencia adicional que los investigadores denominan "resistencia entre capas, "que no se encuentra en materiales 3-D y no puede explicarse dentro del modelo convencional de flujo de corriente basado en contactos de barrera Schottky.
Los científicos también evaluaron experimentalmente el flujo y la distribución de la corriente en grafeno 2-D que consta de aproximadamente 13 capas, y observaron efectos opuestos en comparación con el MoS 2 . A saber, los investigadores encontraron que la corriente fluye predominantemente hacia las capas inferiores del grafeno, que es donde se encuentra el "HOT-SPOT", mientras que las capas superiores tienen una mayor resistencia. Los investigadores explican que esta diferencia se produce porque el grafeno y el MoS 2 tienen diferentes propiedades físicas, y la posición del "PUNTO CALIENTE" se rige por las propiedades físicas de un material. Al conocer las propiedades físicas de un material 2-D multicapa, la posición del "PUNTO CALIENTE" se puede predecir con un margen de error del 5%.
Comprender el flujo y la distribución de la corriente en materiales 2-D multicapa, junto con saber que estas características difieren para diferentes materiales, probablemente resultará muy útil al diseñar componentes electrónicos futuros.
"Comprender el transporte de portadores en materiales de baja dimensión no solo es atractivo desde un punto de vista científico fundamental, pero también es igualmente importante en el contexto del diseño de dispositivos de alto rendimiento, "Dijo Das." Nuestro estudio experimental combinado con el modelado analítico proporciona nuevos conocimientos sobre el flujo de corriente en materiales estratificados bidimensionales como MoS 2 y grafeno, lo que será útil para muchos investigadores que trabajan en este campo ".
Das agregó que su trabajo futuro se centrará en la implementación de nuevos conceptos de dispositivos basados en nuevos materiales 2-D que utilizan sus características eléctricas únicas, propiedades mecánicas y ópticas.
© 2013 Phys.org. Reservados todos los derechos.
