Una simulación del proceso de conversión del 2H-MoTe 2 en 1T'-MoTe 2 con irradiación láser
Ditelurida de molibdeno (MoTe 2 ) Es un compuesto cristalino que, si es lo suficientemente puro, se puede utilizar como transistor. Su estructura molecular es un sándwich atómico formado por un átomo de molibdeno por cada dos átomos de telurio. Se fabricó por primera vez en la década de 1960 a través de varios métodos de fabricación diferentes, pero hasta el año pasado, nunca se había fabricado en una forma lo suficientemente pura como para ser adecuado para la electrónica.
El año pasado, un equipo multidisciplinario de investigación coreano ideó un método de fabricación para la creación de MoTe puro 2 . No solo lograron hacer MoTe 2 en forma pura, Pudieron hacer dos tipos:una variedad semiconductora llamada 2H-MoTe. 2 (2H por su forma hexagonal) y una variedad metálica denominada 1T'-MoTe 2 (1T 'porque tiene forma octaédrica), que son estables a temperatura ambiente.
Haciendo MoTe 2 en forma pura era muy difícil y algunos lo veían como una oveja negra de la familia de los dicalcogenuros de metales de transición (TMD) y lo ignoraban a propósito. Los TMD son moléculas que pueden hacerse extremadamente delgadas, solo varias capas atómicas, y tienen una propiedad eléctrica llamada banda prohibida, lo que los hace ideales para fabricar componentes eléctricos, especialmente transistores.
Un cristal TMD sigue un formato MX2:hay un metal de transición, representado por M (M puede ser tungsteno, Molibdeno, etc.) y dos calcogenuros, el X2 (Azufre, Selenio, o telurio). Estos átomos forman un sándwich molecular delgado con un metal y dos calcogenuros, y dependiendo de su método de fabricación, puede existir en varios arreglos atómicos de formas diferentes.
La inmensa mayoría de los microchips actuales están hechos de silicio, y funcionan muy bien. Sin embargo, a medida que los dispositivos se hacen más pequeños, Existe una demanda creciente para reducir el tamaño de los chips lógicos que hacen que esos dispositivos funcionen. A medida que los chips se acercan al grosor de uno o varios átomos, (comúnmente conocido como bidimensional), El silicio ya no funciona tan bien como en una escala 3D más grande. A medida que la escala se acerca a dos dimensiones (2D), la banda prohibida del silicio cambia (mayor banda prohibida que la de su forma 3D) y los puntos de contacto con conexiones metálicas sobre silicio ya no son lo suficientemente suaves como para ser utilizados de manera eficiente en circuitos eléctricos.
el 2H-MoTe 2 y 1T'-MoTe 2 línea de transición y electrodos metálicos conectados al 1T'-MoTe 2
Esta es la oportunidad perfecta para emplear nuevos, materiales TMD exóticos. El equipo de investigación de IBS pudo explotar las dos versiones de MoTe 2 y hacer un cristal 2D que estaba compuesto por el 2H-MoTe semiconductor 2 y el 1T'-MoTe metálico 2 . Esta configuración es superior al uso de silicio u otros semiconductores 2D porque el límite donde el semiconductor (2H) y el metal (1T ') MoTe 2 cumplir con lo que se llama homounión óhmica am. Esta es una conexión que se forma en el límite entre dos fases estructurales diferentes en un solo material. A pesar de un MoTe 2 el estado es un semiconductor y el otro es metálico, el equipo pudo crear una homounión óhmica entre ellos, haciendo una conexión extremadamente eficiente.
Para hacer esto, el equipo comenzó con una parte de su 2H-MoTe puro 2 que tenía varios átomos de espesor. Dirigieron un láser de 1 µm de ancho (un cabello humano mide de 17 a 181 µm) al 2H-MoTe 2 que calentó localmente la muestra y cambió el área afectada en 1T'-MoTe 2 . Con este método, el equipo pudo crear un transistor 2D que utilizó una combinación de ambas propiedades semiconductoras del 2H-MoTe 2 material, así como la alta conductividad del 1T'-MoTe 2 .
Esta es una solución inteligente a varios problemas que han obstaculizado a científicos e ingenieros en el pasado. Al usar solo un material en el canal del dispositivo y la unión metal-semiconductor, es más eficiente energéticamente ya que las uniones entre las dos fases del MoTe 2 se fusionan a la perfección realizando un contacto óhmico en las uniones. Porque 1T'-MoTe 2 es tan buen conductor, Se pueden aplicar electrodos metálicos directamente, ahorrando cualquier trabajo adicional de encontrar una manera de unir cables metálicos. Esta nueva técnica de fabricación es una forma muy eficiente de utilizar el MoTe disponible. 2 sin partes extrañas o desperdiciadas.
Cuando se le preguntó acerca de su potencial para uso futuro, El profesor Heejun Yang de SKKU dijo:"Hay muchos candidatos para semiconductores 2D, pero MoTe 2 tiene una banda prohibida de alrededor de 1 eV que es similar a la banda prohibida del silicio y permite una homounión óhmica en las uniones semiconductor-metal ". Esto significa que MoTe 2 puede reemplazar el silicio sin muchos cambios en las configuraciones de voltaje actuales que se utilizan con las tecnologías de silicio actuales. El MoTe de doble fase 2 El transistor parece prometedor para su uso en nuevos dispositivos electrónicos a medida que aumenta la demanda de componentes para materiales que son pequeños, ligero y extremadamente eficiente en energía.
