a) Esquema de dopaje de transmutación para el InSe 2D, incluida la captura de neutrones térmicos y la descomposición de partículas γ y β. b) Esquema para el dispositivo 2D InSe. c) Tiempo de respuesta (R:tiempo de subida, F:tiempo de caída) del dispositivo antes y después de la transmutación. Crédito:Zhinan Guo, Yonghong Zeng, Fanxu Meng, Hengze Qu, Shengli Zhang, Shipeng Hu, Sidi Fan, Haibo Zeng, Rui Cao, Paras N. Prasad, Dianyuan Fan, Han Zhang
La biblioteca de materiales en capas bidimensionales (2D) sigue creciendo, desde materiales 2D básicos hasta calcogenuros metálicos. A diferencia de sus contrapartes a granel, los materiales en capas 2D poseen características novedosas que ofrecen un gran potencial en dispositivos electrónicos y optoelectrónicos de próxima generación.
La ingeniería de dopaje es una forma importante y efectiva de controlar las propiedades peculiares de los materiales 2D para su aplicación en circuitos lógicos, sensores y dispositivos optoelectrónicos. Sin embargo, se deben usar productos químicos adicionales durante el proceso de dopaje, lo que puede contaminar los materiales. Las técnicas solo son posibles en pasos específicos durante la síntesis de materiales o la fabricación de dispositivos.
En un nuevo artículo publicado en eLight , un equipo de científicos dirigido por el profesor Han Zhang de la Universidad de Shenzhen y el profesor Paras N Prasad de la Universidad de Buffalo estudió la implementación del dopaje por transmutación de neutrones para manipular la transferencia de electrones. Su artículo, titulado Ha demostrado el cambio por primera vez.
El dopaje por transmutación de neutrones (NTD) es un método de dopaje sustitutivo in situ controlable que utiliza las reacciones nucleares de los neutrones térmicos con los núcleos de los átomos en los semiconductores. Proporciona una nueva forma de dopar materiales 2D intencionalmente sin reactivos adicionales. NTD puede introducirse en cualquier paso durante la fabricación de dispositivos basados en materiales 2D, o incluso usarse después de la fabricación.
NTD se desarrolló con éxito en 1975 para semiconductores a granel como Si, fosfuro de galio (GaP) y fosfuro de indio (InP). En 1991, NTD pudo introducir uniformemente los donantes superficiales relacionados con el estaño (Sn) en el cristal de seleniuro de indio (InSe) a granel. La mejora adicional del rendimiento de los fotodetectores basados en InSe en capas 2D está limitada por la baja densidad de portadores del InSe dopado. Sería fascinante si el rendimiento de los fotodetectores basados en InSe en capas 2D pudiera manipularse y optimizarse a través del método "limpio" de NTD.
El equipo de investigación se dio cuenta por primera vez del dopaje de InSe en capas 2D a través de NTD. Redujeron con éxito la banda prohibida y aumentaron la movilidad de los electrones del InSe en capas dopado con SN, lo que refleja una mejora significativa. Elevaron la movilidad de los electrones por efecto de campo de 1,92 cm 2 V -1 s -1 a 195cm 2 V -1 s -1 . Al mismo tiempo, la capacidad de respuesta del fotodetector mejoró unas cincuenta veces a 397 A/W.
El equipo de investigación cree que NTD es una gran promesa para el futuro de la investigación de materiales. Debería permitir nuevas oportunidades significativas en tecnologías basadas en materiales. Bajo el método NTD, los dopantes pueden controlarse estrictamente e introducirse en cualquier momento, lo que mejorará la eficiencia. Mediante el dopaje a nivel atómico, los investigadores y las industrias pueden garantizar que los dopantes se coloquen exactamente en el lugar correcto y conocer el impacto preciso del dopante en ese lugar. Finalmente, NTD podría usarse para proteger a las personas, particularmente cuando se detectan gases u otros problemas biológicos. Fotodetectores sensibles a la polarización de alto rendimiento en semiconductores 2D
