La optoelectrónica detecta o emite luz y se utiliza en una variedad de dispositivos en muchas industrias diferentes. Históricamente, estos dispositivos se han basado en transistores delgados, que son pequeños semiconductores que controlan el movimiento de electrones y fotones hechos de grafeno y otros materiales bidimensionales. Sin embargo, el grafeno y estos otros materiales a menudo tienen problemas con la apertura de la banda prohibida y otras deficiencias que hacen que los investigadores busquen una alternativa.
Cuando se trata con un método llamado tratamiento con ácido de Lewis, el diseleniuro de paladio es una posible solución para satisfacer las necesidades de los dispositivos optoelectrónicos.
La investigación que analiza este método se publicó en un artículo en Nano Research .
El Prof. Dr. Mark H. Rümmeli, profesor de la Cátedra ERA en la Universidad Técnica de Ostrava (VSB-TUO), dijo:"El diseleniuro de paladio exhibe propiedades físicas únicas, incluida una banda prohibida sintonizable y un rendimiento impresionante del dispositivo. En particular, demuestra una larga duración". estabilidad a largo plazo en el aire ambiente sin necesidad de embalaje adicional."
Inspirándose en la física de los semiconductores, los investigadores consideraron cómo el dopaje podría alterar el diseleniuro de paladio para mejorar su rendimiento. El dopaje es la introducción intencional de impurezas en un material, lo que da como resultado tres tipos de materiales:prístinos, dopados tipo p y dopados tipo n. Cuando un material dopado tipo p y un material dopado tipo n se tocan, crean una unión p-n. Esta unión es esencial para los dispositivos optoelectrónicos porque es donde se produce la conversión de luz a electrón y de electrón a luz.
Para crear diseleniuro de paladio dopado de tipo p y de tipo n de forma controlada, los investigadores utilizaron el tratamiento con ácido de Lewis. "El nivel controlado de dopaje puede hacer que el diseleniuro de paladio tenga una banda prohibida diferente, lo que enriquece un conjunto de herramientas o biblioteca de materiales para la selección y diseño de la unión p-n", dijo el Dr. Hong Liu, profesor del Laboratorio Estatal de Cristal Key. Materiales de la Universidad de Shandong en Jinan, China.
"El tratamiento con ácido de Lewis puede introducir la sustitución de los átomos de paladio (por estaño procedente de cloruro de estaño, un tipo de ácido de Lewis) en el diseleniuro de paladio. Encontramos una ecuación que se ajusta a los datos entre el nivel de dopaje versus la concentración de ácido de Lewis, lo que puede inspirar a la gente a manipular más materiales bidimensionales dopados tipo p."
Para probar este método, los investigadores prepararon una película prístina de diseleniuro de paladio. Luego se modificó la película usando el tratamiento con ácido de Lewis. Después del tratamiento inicial con ácido de Lewis, la estructura reticular de la película de diseleniuro de paladio no cambió, pero los picos emergentes de estaño, paladio y selenio se confirmaron mediante imágenes.
Estos picos demostraron que el estaño podría usarse como dopante tipo p. Pruebas adicionales con diferentes concentraciones de cloruro de estaño mostraron cómo se podía controlar el voltaje umbral del diseleniuro de paladio dependiendo de la concentración de cloruro de estaño. Estas pautas se pueden aplicar para el dopaje futuro de diseleniuro de paladio utilizando ácidos de Lewis. También podría proporcionar un modelo sobre cómo realizar pruebas similares en otros materiales semiconductores.
De cara al futuro, los investigadores planificarán cómo ampliar el procesamiento de estos materiales bidimensionales. "Demostraremos las interesantes aplicaciones del diseleniuro de paladio dopado tipo p en varios componentes electrónicos, como transistores de efecto de campo, fotodetectores y emisores de luz. Planeamos intentar optimizar el método de dopaje de semiconductores, que puede ser adoptado fácilmente por la industria. estándares industriales y podría emplearse en la industria de semiconductores para la producción en masa en un futuro próximo."
"Nuestro objetivo final es aplicar esta técnica en electrónica portátil y flexible mediante la integración de transistores y fotodetectores basados en diseleniuro de paladio con sensores de tensión basados en polímeros en sustratos flexibles, lo que da como resultado un sistema biomédico inteligente para aplicaciones de monitoreo de atención de salud humana", dijo Dr. Jinbo Pang, profesor de química y ciencia de materiales en la Universidad de Jinan en Jinan, China.
Más información: Jiali Yang et al, Modulación del dopaje tipo p de material bidimensional diseleniuro de paladio, Nano Research (2023). DOI:10.1007/s12274-023-6196-7
Información de la revista: Nanoinvestigación
Proporcionado por Tsinghua University Press
