Las películas semiconductoras se cultivan en diferentes sustratos a altas temperaturas y luego se enfrían rápidamente para inducir la deformación. Este proceso se puede utilizar para modificar de forma controlable las propiedades electrónicas de las películas. Si el sustrato (azul) se contrae igual que la película semiconductora, entonces el material no se estira ni se comprime (lo que se denomina "sin tensión"). Cuando el sustrato (verde) se contrae más, el material 2-D está comprimido. Cuando el sustrato (rojo) se contrae menos, el semiconductor se estira. El estiramiento conduce a un cambio en las propiedades electrónicas de la película y mejora significativamente su eficiencia de fotoluminiscencia. lo cual es importante para desarrollar luces y láseres de alta eficiencia. Crédito:Departamento de Energía de EE. UU.
Comprimir un semiconductor para acercar los átomos o estirarlo para separarlos puede cambiar drásticamente la forma en que fluye la electricidad y la forma en que se emite la luz. Los científicos encontraron una forma innovadora de comprimir o estirar películas muy delgadas (monocapa y bicapa) de diselenuro de tungsteno colocando la película en diferentes superficies a altas temperaturas. La superficie subyacente se estiró o comprimió al enfriarse. ¿Por qué? Con pocas excepciones, todos los materiales se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Sin embargo, este cambio ocurre a diferentes ritmos. Debido a que las películas responden a un ritmo diferente al de la superficie, las películas se estiran o comprimen al enfriarse. Emocionantemente las propiedades electrónicas de las películas estiradas eran dramáticamente diferentes.
Estirar las películas para alterar la forma en que conducen la electricidad podría generar luces LED más brillantes, láseres más eficientes, y electrónica de alto rendimiento. Estirar o comprimir películas permite la modificación controlada de propiedades electrónicas que se pueden utilizar para explorar la física subyacente de los materiales. La técnica se ha utilizado para fabricar películas semiconductoras bidimensionales que se pueden utilizar en diferentes dispositivos.
Las propiedades electrónicas y ópticas de los materiales están directamente relacionadas con su estructura de cristal atómico. Al acercar los átomos entre sí (comprimirlos) o separarlos (estirarlos), se pueden cambiar drásticamente las propiedades ópticas y electrónicas de los materiales. Ahora, investigadores en Berkeley, California, han desarrollado un nuevo método para inducir de forma controlada hasta un 1 por ciento de tensión debido al estiramiento y un 0,2 por ciento de tensión debido a la compresión en diselenuro de tungsteno 2-D (WSe2). En este estudio, los investigadores cultivaron un semiconductor a alta temperatura en diferentes sustratos con propiedades térmicas no coincidentes. Al enfriarse, estos sustratos se contrajeron más o menos que el semiconductor. Si el sustrato se contrae más, la película semiconductora 2-D estaba comprimida.
Cuando el sustrato se contrajo menos, se estiró la estructura cristalina de la película semiconductora 2-D. Estirar la película produjo un cambio novedoso en las propiedades electrónicas de la película, y el material cambió de ser un material de banda prohibida "indirecto" a uno "directo", lo que resultó en que el material tensado emitiera luz con la misma cantidad de energía (es decir, una mayor eficiencia de fotoluminiscencia). Este nuevo método se puede utilizar para desarrollar semiconductores 2-D diseñados por deformación y ajustar de forma controlable sus propiedades electrónicas. Esto permitirá a los científicos desarrollar una mejor comprensión de la física subyacente del material, así como producir nuevos materiales para el desarrollo de dispositivos electrónicos altamente eficientes.
