Los semiconductores 2-D atómicamente delgados han atraído la atención por sus propiedades físicas superiores a los semiconductores de silicio; sin embargo, no son los materiales más atractivos debido a su inestabilidad estructural y su costoso proceso de fabricación. Para arrojar algo de luz sobre estas limitaciones, un equipo de investigación de KAIST suspendió un semiconductor 2-D en una nanoestructura en forma de cúpula para producir un semiconductor altamente eficiente a bajo costo.

Los materiales semiconductores 2-D han surgido como alternativas para los semiconductores basados ​​en silicio debido a su flexibilidad inherente. alta transparencia, y excelentes propiedades de transporte de portadores, que son las características importantes de la electrónica flexible.

A pesar de sus excelentes propiedades físicas y químicas, son hipersensibles a su entorno debido a su naturaleza extremadamente delgada. Por eso, cualquier irregularidad en la superficie de apoyo puede afectar las propiedades de los semiconductores 2-D y dificultar la producción de dispositivos fiables y de buen rendimiento. En particular, puede resultar en una seria degradación de la movilidad del portador de carga o del rendimiento de emisión de luz.

Para resolver este problema, se han realizado esfuerzos continuos para bloquear fundamentalmente los efectos del sustrato. Una forma es suspender un semiconductor 2-D; sin embargo, este método degradará la durabilidad mecánica debido a la ausencia de un soporte debajo de los materiales semiconductores bidimensionales.

El profesor Yeon Sik Jung del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales y su equipo idearon una nueva estrategia basada en la inserción de patrones topográficos de alta densidad como un soporte que contiene nanogaps entre los materiales 2-D y el sustrato para mitigar su contacto y para bloquear los efectos no deseados inducidos por el sustrato.

Más del 90% del partidario en forma de cúpula es simplemente un espacio vacío debido a su tamaño de escala nanométrica. Colocar un semiconductor 2-D en esta estructura crea un efecto similar al de levitar la capa. Por eso, este método asegura la durabilidad mecánica del dispositivo al tiempo que minimiza los efectos no deseados del sustrato. Al aplicar este método al semiconductor 2-D, la movilidad del portador de carga se duplicó con creces, mostrando una mejora significativa del rendimiento del semiconductor 2-D.

Adicionalmente, el equipo redujo el precio de fabricación del semiconductor. En general, La construcción de una estructura de domo ultrafina en una superficie generalmente implica un equipo costoso para crear patrones individuales en la superficie. Sin embargo, el equipo empleó un método de autoensamblaje de nanopatrones en el que las moléculas se ensamblan para formar una nanoestructura. Este método permitió reducir los costes de producción y mostró una buena compatibilidad con los procesos de fabricación de semiconductores convencionales.

El profesor Jung dijo:"Esta investigación se puede aplicar para mejorar dispositivos que utilizan varios materiales semiconductores 2-D, así como dispositivos que utilizan grafeno, un material metálico 2-D. Será útil en una amplia gama de aplicaciones, como el material para los canales de transistores de alta velocidad para pantallas flexibles de próxima generación o para la capa activa en detectores de luz ".