El Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) anunció un método para la producción en masa de nanoplaquetas de grafeno codopadas con boro / nitrógeno, lo que llevó a la fabricación de un transistor de efecto de campo (FET) basado en grafeno con naturaleza semiconductora. Esto abre oportunidades para el uso práctico en dispositivos electrónicos.

El equipo de investigación del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) dirigido por el profesor Jong-Beom Baek ha descubierto un método eficiente para la producción en masa de nanoplaquetas de grafeno codopado con boro / nitrógeno (BCN-grafeno) a través de una simple reacción solvotérmica de BBr3 / CCl4 / N2 en presencia de potasio. Este trabajo fue publicado en Edición internacional Angewandte Chemie como un "Documento muy importante".

Dado que el grafeno se descubrió experimentalmente en 2004, Ha sido el foco de una intensa investigación aplicada debido a sus propiedades sobresalientes, como su alta superficie específica, buenas conductividades térmicas y eléctricas, y muchas mas propiedades.

Sin embargo, su talón de Aquiles es una banda prohibida que desaparece para la aplicación de semiconductores. Como resultado, no es adecuado para aplicaciones lógicas, porque los dispositivos no se pueden apagar. Por lo tanto, el grafeno debe modificarse para producir una banda prohibida, si se va a utilizar en dispositivos electrónicos.

Se han explotado varios métodos para fabricar transistores de efecto de campo (FET) basados ​​en grafeno, incluido el dopaje con grafeno, adaptando el grafeno como una nanocinta, y el uso de nitruro de boro como soporte. Entre los métodos para controlar la banda prohibida del grafeno, Los métodos de dopaje son los más prometedores en términos de viabilidad a escala industrial.

Aunque los investigadores líderes en el mundo han intentado agregar boro al marco grafítico para abrir su banda prohibida para aplicaciones de semiconductores, todavía no ha habido ningún éxito notable. Dado que el tamaño atómico del boro (85 pm) es mayor que el del carbono (77 pm), es difícil acomodar el boro en la estructura de la red grafítica.

Un nuevo protocolo sintético desarrollado por un equipo de investigación de UNIST, una universidad coreana líder, ha revelado que el codopaje de boro / nitrógeno solo es factible cuando el tetracloruro de carbono (CCl4) se trata con tribromuro de boro (BBr3) y nitrógeno (N2) gaseoso.

Para ayudar al dopaje con boro en la estructura del grafeno, el equipo de investigación utilizó nitrógeno (70 pm), que es un poco más pequeño que el carbono y el boro. La idea era muy simple pero el resultado fue sorprendente. El emparejamiento de dos átomos de nitrógeno y dos átomos de boro puede compensar el desajuste de tamaño atómico. Por lo tanto, Los pares de boro y nitrógeno se pueden introducir fácilmente en la red grafítica. El BCN-grafeno resultante genera una banda prohibida para los FET.

"Aunque el rendimiento del FET no se encuentra en el rango de los semiconductores comerciales basados ​​en silicio, este trabajo de iniciativa debería ser la prueba de un nuevo concepto y un gran paso adelante para estudiar el grafeno con apertura de banda prohibida, ", dijo el profesor Jong-Beom Baek.

"Creo que este trabajo es uno de los mayores avances al considerar la viabilidad de un enfoque sintético simple, "dijo el candidato a doctorado Sun-Min Jung, el primer autor de este artículo.

El profesor Baek explica el siguiente paso:"Ahora, el desafío restante es ajustar una banda prohibida para mejorar la relación de corriente de encendido / apagado para aplicaciones de dispositivos reales ".