Investigadores de la Universidad de Exeter han desarrollado una técnica innovadora que podría ayudar a crear la próxima generación de dispositivos electrónicos flexibles de uso diario.

Un equipo de expertos en ingeniería ha sido pionero en una nueva forma de facilitar la producción de heteroestructuras de van der Waals con dieléctricos de alto K:ensamblajes de materiales cristalinos bidimensionales (2-D) atómicamente delgados.

Uno de esos materiales bidimensionales es el grafeno, que se compone de una estructura en forma de panal de átomos de carbono de solo un átomo de espesor.

Si bien las ventajas de las heteroestructuras de van der Waals están bien documentadas, su desarrollo se ha visto restringido por los complicados métodos de producción.

Ahora, el equipo de investigación ha desarrollado una nueva técnica que permite que estas estructuras logren un escalado de voltaje adecuado, rendimiento mejorado y el potencial de nuevas funcionalidades añadidas mediante la incorporación de un dieléctrico de óxido de alto K.

La investigación podría allanar el camino para una nueva generación de componentes electrónicos fundamentales flexibles.

La investigación se publica en la revista Avances de la ciencia .

Dr. Freddie Withers, El coautor del artículo y de la Universidad de Exeter dijo:"Nuestro método para incrustar un dieléctrico de alto K que se puede escribir con láser en varios dispositivos de heteroestructura de van der Waals sin dañar los materiales de monocapa 2-D vecinos abre las puertas para un futuro van der flexible y práctico Dispositivos de Waals como, transistores de efecto de campo, recuerdos, fotodetectores y LED que funcionan en el rango de 1-2 voltios "

La búsqueda para desarrollar dispositivos microelectrónicos a un tamaño cada vez más pequeño apuntala el progreso de la industria global de semiconductores, un conjunto de empresas que incluye a los gigantes de la tecnología y la comunicación Samsung y Toshiba, se ha visto obstaculizado por los efectos de la mecánica cuántica.

Esto significa que a medida que se reduce el espesor de los aisladores convencionales, la facilidad con la que los electrones pueden escapar a través de las películas.

Para seguir escalando dispositivos cada vez más pequeños, Los investigadores están buscando reemplazar los aisladores convencionales con óxidos de alta constante dieléctrica (alta k). Sin embargo, Los métodos de deposición de óxido de alto k comúnmente utilizados no son directamente compatibles con los materiales 2-D.

La última investigación describe un nuevo método para integrar un multifuncional, óxido de alto K a nanoescala, sólo dentro de los dispositivos de van der Waals sin degradar las propiedades de los materiales 2-D vecinos.

Esta nueva técnica permite la creación de una serie de dispositivos nanoelectrónicos y optoelectrónicos fundamentales que incluyen transistores de grafeno de doble compuerta, y transistores de túnel de detección y emisión de luz vertical.

El Dr. Withers agregó:"El hecho de que comencemos con un semiconductor 2-D en capas y lo convierta químicamente en su óxido mediante irradiación láser permite interfaces de alta calidad que mejoran el rendimiento del dispositivo.

"Lo que es especialmente interesante para mí es que encontramos que este proceso de oxidación del HfS2 padre tiene lugar bajo irradiación láser incluso cuando está intercalado entre 2 materiales 2-D vecinos. Esto indica que el agua debe viajar entre las interfaces para que se produzca la reacción. "

El dieléctrico de alto K grabable con láser para nanoelectrónica de van der Waals se publica en Avances de la ciencia .