Un equipo de investigadores del MIT ha utilizado un material novedoso que tiene solo unos pocos átomos de espesor para crear dispositivos que pueden aprovechar o emitir luz. Esta prueba de concepto podría conducir a ultradelgados, ligero, y células fotovoltaicas flexibles, diodos emisores de luz (LED), y otros dispositivos optoelectrónicos, ellos dicen.
Su informe es uno de los tres artículos de diferentes grupos que describen resultados similares con este material, publicado en el número del 9 de marzo de Nanotecnología de la naturaleza . La investigación del MIT fue realizada por Pablo Jarillo-Herrero, el Profesor Asociado de Física de Desarrollo Profesional de Mitsui, los estudiantes graduados Britton Baugher y Yafang Yang, y el postdoctorado Hugh Churchill.
El material que usaron, llamado diselenuro de tungsteno (WSe2), es parte de una clase de materiales de una sola molécula de espesor bajo investigación para su posible uso en nuevos dispositivos optoelectrónicos, que pueden manipular las interacciones de la luz y la electricidad. En estos experimentos, los investigadores del MIT pudieron utilizar el material para producir diodos, el bloque de construcción básico de la electrónica moderna.
Típicamente, Los diodos (que permiten que los electrones fluyan en una sola dirección) se fabrican mediante "dopaje, "que es un proceso de inyección de otros átomos en la estructura cristalina de un material huésped. Al utilizar diferentes materiales para este proceso irreversible, es posible fabricar cualquiera de los dos tipos básicos de materiales semiconductores, tipo p o tipo n.
Pero con el nuevo material, Las funciones de tipo p o tipo n pueden obtenerse simplemente acercando la película extremadamente delgada a un electrodo de metal adyacente. y sintonizar el voltaje en este electrodo de positivo a negativo. Eso significa que el material se puede cambiar fácil e instantáneamente de un tipo a otro, lo que rara vez es el caso de los semiconductores convencionales.
En sus experimentos, el equipo del MIT produjo un dispositivo con una hoja de material WSe2 que estaba dopada eléctricamente mitad tipo ny mitad tipo p, creando un diodo de trabajo que tiene propiedades "muy cercanas a las ideales, "Dice Jarillo-Herrero.
Haciendo diodos, es posible producir los tres dispositivos optoelectrónicos básicos:fotodetectores, celdas fotovoltaicas, y LED; el equipo del MIT ha demostrado los tres, Dice Jarillo-Herrero. Si bien estos son dispositivos de prueba de concepto, y no está diseñado para escalar la demostración exitosa podría señalar el camino hacia una amplia gama de usos potenciales, él dice.
"Se sabe cómo fabricar materiales de gran superficie" de este tipo, Dice Churchill. Si bien se requerirá más trabajo, él dice, "No hay razón para que no pueda hacerlo a escala industrial".
En principio, Jarillo-Herrero dice, debido a que este material se puede diseñar para producir diferentes valores de una propiedad clave llamada bandgap, Debería ser posible fabricar LED que produzcan cualquier color, algo que es difícil de hacer con materiales convencionales. Y debido a que el material es tan delgado, transparente, y ligero, dispositivos como células solares o pantallas podrían potencialmente integrarse en ventanas de edificios o vehículos, o incluso incorporado a la ropa, él dice.
Si bien el selenio no es tan abundante como el silicio u otros materiales prometedores para la electrónica, la delgadez de estas láminas es una gran ventaja, Churchill señala:"Es miles o decenas de miles de veces más delgado" que los materiales de diodo convencionales, "por lo que utilizaría miles de veces menos material" para fabricar dispositivos de un tamaño determinado.
Además de los diodos que ha producido el equipo, el equipo también ha utilizado los mismos métodos para fabricar transistores de tipo py otros componentes electrónicos, Dice Jarillo-Herrero. Dichos transistores podrían tener una ventaja significativa en velocidad y consumo de energía porque son muy delgados, él dice.
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.
