Professor Jong-Soo Lee (à direita) com Min-Hye Jeong (à esquerda), um aluno do programa integrado de Mestrado e Doutorado, ao lado de seus dispositivos de observação para o experimento Crédito:DGIST
Materiais 2-D, consistindo em uma única camada de átomos, estão revolucionando o campo da eletrônica e optoeletrônica. Eles possuem propriedades ópticas únicas que suas contrapartes volumosas não possuem, estimulando a criação de dispositivos de energia poderosos (por exemplo, fibras ópticas ou células solares). Interessantemente, diferentes materiais 2-D podem ser empilhados juntos em uma estrutura de 'heterojunção', para gerar corrente elétrica induzida por luz (ou fotocorrente). Para fazer isso da melhor maneira, é importante encontrar o equilíbrio certo entre as partículas carregadas (chamadas elétrons e buracos) e a energia produzida por elas.
Embora o tratamento químico da superfície dos materiais ("dopagem química") possa ajudar até certo ponto, esta técnica não é muito eficiente em materiais 2-D. Outra solução é controlar as propriedades de carga, sintonizando a tensão de maneira precisa, uma técnica chamada "doping eletrostático". Esta técnica, Contudo, precisa ser mais explorado.
Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk, Coréia, liderado pelo professor Jong-Soo Lee, comece a fazer isso, em um estudo publicado na Advanced Science. Por esta, eles construíram um dispositivo multifuncional, chamado fototransistor, composto por heterojunções 2-D. A principal estratégia em seu projeto foi a aplicação seletiva de dopagem eletrostática em uma camada específica.
O Prof Lee explica mais detalhadamente o design de seu modelo, "Nós fabricamos um fototransistor multifuncional de heterojunção 2-D com um p-WSe lateral 2 / n-WS 2 / n-MoS 2 estrutura para identificar como fotocorrentes e ruído foram criados em heterojunções. Ao controlar as condições eletrostáticas em uma das camadas (n-WS 2 ), fomos capazes de controlar a carga que foi transportada para as outras duas camadas. "O fato de os pesquisadores poderem controlar o equilíbrio de carga permitiu-lhes observar a origem da fotocorrente, bem como da corrente de ruído indesejada, usando um sistema de mapeamento fotocorrente. Eles também podem estudar as cobranças em relação às condições que definem. Mas a parte mais interessante é que quando a concentração de carga era ótima, a estrutura de heterojunção mostrou fotorresponsividade mais rápida e superior, bem como fotodetectividade superior!
Estruturas de heterojunção usando materiais 2D mostram um imenso potencial na construção de dispositivos optoeletrônicos avançados, mas para usá-los de uma maneira ideal, entender suas propriedades de carga é crucial. Crédito:Shutterstock
Essas descobertas lançam luz sobre a importância do equilíbrio de carga em heterojunções, potencialmente pavimentando o caminho para dispositivos optoeletrônicos avançados. Prof Lee conclui, "Nosso estudo revela que, mesmo que as densidades de carga dos materiais ativos das estruturas em camadas não sejam perfeitamente correspondentes, ainda é possível criar um dispositivo optoeletrônico com excelentes características, ajustando o equilíbrio de carga através da tensão da porta. "
