Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad Estatal de Carolina del Norte descubrió que apilar materiales que tienen solo un átomo de espesor pueden crear uniones de semiconductores que transfieren la carga de manera eficiente. independientemente de si la estructura cristalina de los materiales no coincide, lo que reduce el costo de fabricación de una amplia variedad de dispositivos semiconductores, como las células solares, láseres y LED.

"Este trabajo demuestra que apilando múltiples materiales bidimensionales (2-D) de manera aleatoria podemos crear uniones semiconductoras que son tan funcionales como aquellas con una alineación perfecta", dice el Dr. Linyou Cao, autor principal de un artículo sobre el trabajo y profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en NC State.

"Esto podría hacer que la fabricación de dispositivos semiconductores sea un orden de magnitud menos costosa".

Para que funcionen la mayoría de los dispositivos electrónicos o fotónicos semiconductores, necesitan tener un cruce, que es donde se unen dos materiales semiconductores. Por ejemplo, en dispositivos fotónicos como células solares, láseres y LED, la unión es donde los fotones se convierten en electrones, o viceversa.

Todas las uniones de semiconductores se basan en una transferencia de carga eficiente entre materiales, para garantizar que la corriente fluya sin problemas y que se pierda un mínimo de energía durante la transferencia. Para hacer eso en uniones de semiconductores convencionales, las estructuras cristalinas de ambos materiales deben coincidir. Sin embargo, que limita los materiales que se pueden utilizar, porque necesita asegurarse de que las estructuras cristalinas sean compatibles. Y ese número limitado de coincidencias de materiales restringe la complejidad y el rango de funciones posibles para las uniones de semiconductores.

"Pero descubrimos que la estructura cristalina no importa si usa atómicamente delgado, Materiales 2-D, "Dice Cao." Usamos sulfuro de molibdeno y sulfuro de tungsteno para este experimento, pero este es un descubrimiento fundamental que creemos que se aplica a cualquier material semiconductor 2-D. Eso significa que puede utilizar cualquier combinación de dos o más materiales semiconductores, y puede apilarlos aleatoriamente, pero aún así obtener una transferencia de carga eficiente entre los materiales ".

En la actualidad, Crear uniones de semiconductores significa combinar perfectamente las estructuras cristalinas entre los materiales, lo que requiere equipos costosos. métodos de procesamiento sofisticados y experiencia del usuario. Este costo de fabricación es una de las principales razones por las que los dispositivos semiconductores, como las células solares, los láseres y los LED siguen siendo muy caros. Pero apilar materiales 2-D no requiere que las estructuras cristalinas coincidan.

"Es tan simple como apilar trozos de papel uno encima del otro; ni siquiera importa si los bordes del papel se alinean, "Dice Cao.

El papel, "Relajación de excitones de capa intermedia igualmente eficiente y absorción mejorada en heteroestructuras epitaxiales y no epitaxiales MoS2 / WS2, "fue publicado como un manuscrito" recién aceptado "en Nano letras 3 de diciembre.