(Phys.org) —Investigadores de nanoingeniería de la Universidad Rice y la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur han presentado un método potencialmente escalable para fabricar capas de diselenuro de molibdeno de un átomo de espesor, un semiconductor muy buscado que es similar al grafeno pero que tiene mejores propiedades para fabricar ciertos dispositivos electrónicos como transistores conmutables y diodos emisores de luz.

El método para fabricar diselenuro de molibdeno bidimensional utiliza una técnica conocida como deposición química de vapor (CVD) y se describe en línea en un nuevo artículo de la revista American Chemical Society. ACS Nano . El hallazgo es significativo porque la CVD es ampliamente utilizada por las industrias de materiales y semiconductores para fabricar películas delgadas de silicio. fibras de carbono y otros materiales.

"Este nuevo método nos permitirá explotar las propiedades del diselenuro de molibdeno en una serie de aplicaciones, "dijo el líder del estudio Pulickel Ajayan, presidente del Departamento de Ciencia de Materiales y Nanoingeniería de Rice. "A diferencia del grafeno, que ahora se puede hacer fácilmente en hojas grandes, muchos materiales bidimensionales interesantes siguen siendo difíciles de sintetizar. Ahora que tenemos un establo, forma eficiente de producir diselenuro de molibdeno 2-D, Estamos planeando expandir este sólido procedimiento a otros materiales 2-D ".

En el estudio de Rice, Ajayan y sus colegas probaron sus capas atómicamente delgadas de diselenuro de molibdeno construyendo un transistor de efecto de campo (FET), un dispositivo de uso común en la industria microelectrónica. Las pruebas del FET encontraron que las propiedades electrónicas de las capas de diselenuro de molibdeno eran significativamente mejores que las del bisulfuro de molibdeno; este último es un material similar que se ha estudiado más extensamente porque era más fácil de fabricar. Por ejemplo, las pruebas FET encontraron que la movilidad de electrones del diselenuro de molibdeno de Rice era mayor que la del cultivado con CVD, disulfuro de molibdeno.

En física del estado sólido, La movilidad de los electrones se refiere a la rapidez con que los electrones atraviesan un metal o semiconductor en presencia de un campo eléctrico. A menudo se prefieren materiales con alta movilidad de electrones para reducir el consumo de energía y el calentamiento en dispositivos microelectrónicos.

"Ser capaz de hacer materiales 2-D de forma controlada realmente tendrá un impacto en nuestra comprensión y uso de sus fascinantes propiedades, "dijo la coautora del estudio, Emilie Ringe, profesor asistente de ciencia de materiales y nanoingeniería y de química en Rice. "Caracterizando tanto la estructura como la función de un material, como hemos hecho en este artículo, es fundamental para tales avances ".

El diselenuro de molibdeno y el disulfuro de molibdeno pertenecen cada uno a una clase de materiales conocidos como dicalcogenuros de metales de transición; Los TMDC se denominan así porque constan de dos elementos, un metal de transición como el molibdeno o el tungsteno y un "calcógeno" como el azufre, selenio o telurio.

Los TMDC han atraído un gran interés por parte de los científicos de materiales porque tienen una estructura atómica similar al grafeno, los maravillosos materiales de carbono puro que obtuvieron el Premio Nobel de Física en 2010. El grafeno y materiales similares a menudo se denominan bidimensionales porque solo tienen un átomo de espesor. El grafeno tiene propiedades electrónicas extraordinarias. Por ejemplo, su movilidad de electrones es decenas de miles de veces mayor que la de los TMDC.

Sin embargo, Los TMDC bidimensionales como el diselenuro de molibdeno han atraído un gran interés porque sus propiedades electrónicas son complementarias al grafeno. Por ejemplo, el grafeno puro no tiene banda prohibida, una propiedad electrónica útil que los ingenieros pueden explotar para hacer FET que se encienden y apagan fácilmente.

Como ocurre con muchos nanomateriales, Los científicos han descubierto que las propiedades físicas de los TMDC cambian notablemente cuando el material tiene propiedades a nanoescala. Por ejemplo, una losa de diselenuro de molibdeno que tiene incluso un micrón de espesor tiene una banda prohibida "indirecta", mientras que una hoja bidimensional de diselenuro de molibdeno tiene una banda prohibida "directa". La diferencia es importante para la electrónica porque los materiales de banda prohibida directa se pueden utilizar para hacer transistores conmutables y fotodetectores sensibles.

"Uno de los motores del Departamento de Ciencia de Materiales y Nanoingeniería de Rice son las estrechas colaboraciones que se desarrollan entre las personas que se enfocan en la síntesis y las que estamos involucradas en la caracterización, "dijo Ringe, que se unió a la facultad de Rice en enero. "Esperamos que este sea el comienzo de una serie de nuevos protocolos para sintetizar de manera confiable una variedad de materiales 2-D".