Uniones del tamaño de un nanómetro entre dos tipos de semiconductores bidimensionales, por ejemplo, diselenuro de molibdeno (MoSe2) y disulfuro de molibdeno (MoS2) - podrían reemplazar las uniones tridimensionales más anchas convencionales. Enmascaramiento de regiones con patrones de MoSe2 de nanómetros de espesor, seguido de exposición a azufre vaporizado con láser, permite que los átomos de azufre (verde) reemplacen solo los átomos de selenio expuestos (rojo), creando múltiples uniones de 5 nanómetros de ancho. El mapeo químico con espectroscopía Raman (abajo) valida la conversión controlada de MoSe2 a MoS2 en las regiones expuestas. Crédito:Laboratorio Nacional de Oak Ridge
Haciendo más rápido la electrónica más potente requiere conexiones más pequeñas pero uniformes, o uniones, entre diferentes materiales. Por primera vez, investigadores crearon extremadamente pequeños, Uniones de 5 nanómetros de ancho, que se hicieron en un patrón específico utilizando dos planos diferentes, o plano, semiconductores. El proceso simple para crear estas uniones bidimensionales implicó la exposición selectiva del semiconductor a material vaporizado por láser y podría extenderse a otros sistemas.
La creación controlada de uniones de semiconductores con patrones en materiales planos delgados podría permitir una microelectrónica ultradelgada para numerosas aplicaciones, como en teléfonos inteligentes, células solares de próxima generación, e iluminación.
Las uniones de semiconductores bidimensionales (2D) podrían permitir la energía fotovoltaica de próxima generación, Encendiendo, y electrónica. Por ejemplo, La electrónica actual se basa en uniones de 10 nanómetros de ancho entre diferentes semiconductores en cristales tridimensionales (3D). Se necesitan métodos sintéticos controlables para crear uniones estrechas entre diferentes materiales 2D. Ahora, Los investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge han desarrollado un proceso para crear estas uniones entre diferentes semiconductores 2D en patrones arbitrarios utilizando técnicas estándar de litografía por haz de electrones.
Las capas individuales de cristales de diselenuro de molibdeno (MoSe2) de menos de un nanómetro de espesor se modelaron primero con una máscara de óxido de silicio y luego se expusieron a azufre vaporizado con láser. Los átomos de azufre reemplazaron a los átomos de selenio en las regiones expuestas, conversión selectiva de MoSe2 en disulfuro de molibdeno (MoS2). El mapeo químico con espectroscopía Raman confirmó que la conversión química era uniforme. La microscopía electrónica de resolución atómica reveló que las uniones entre los diferentes semiconductores tenían solo 5 nanómetros de ancho. Modelar uniones tan nítidas podría facilitar una gama de dispositivos ultradelgados, desde electrónica de consumo flexible hasta células solares más eficientes.
