p (Phys.org) —Embora os cientistas continuem a descobrir as notáveis ​​propriedades eletrônicas de nanomateriais, como grafeno e dichalcogenetos de metais de transição, a forma como a corrente elétrica flui nesta escala não é bem compreendida. Em um novo estudo, cientistas, pela primeira vez, investigaram exatamente como uma corrente flui através de materiais 2-D multicamadas, e descobriram que o fluxo de corrente nesses materiais é muito diferente do fluxo de corrente em materiais 3-D e não pode ser explicado com modelos convencionais. Essa compreensão pode guiar os pesquisadores na concepção de futuros dispositivos nanoeletrônicos. p Os pesquisadores, Saptarshi Das e Joerg Appenzeller na Purdue University em West Lafayette, Indiana, publicaram seu artigo sobre o fluxo atual em materiais em camadas 2-D em uma edição recente da Nano Letras .

p "Por meio de nossa abordagem experimental, criamos uma nova maneira de entender o fluxo atual por meio desses materiais de baixa dimensão, e também descobrimos que os modelos convencionais para transporte de carga que se aplicam a materiais a granel precisam ser revisados ​​para sistemas 2-D em camadas, "Das disse Phys.org .

p Em seu estudo, os cientistas avaliaram experimentalmente o fluxo e a distribuição da corrente em um transistor feito de MoS 2-D ₂ , que tinha cerca de 8 nm de espessura e consistia em aproximadamente 13 camadas. Como os cientistas explicaram, a corrente nas camadas individuais não pode ser medida diretamente. Então, eles desenvolveram um método alternativo para mapear a distribuição atual nas várias camadas, que envolve a escala do comprimento do canal usando um microscópio eletrônico de varredura.

p Os cientistas descobriram que a corrente em 2-D MoS ₂ é distribuído entre as 13 camadas de modo que as camadas superiores tenham a maior mobilidade e as resistências mais baixas, enquanto as camadas inferiores têm a menor mobilidade e maior resistência. Calculando a média ponderada da corrente nas camadas individuais, os pesquisadores determinaram a localização do "HOT-SPOT" como o centro da distribuição atual, que neste caso estava nas camadas superiores.

p Contudo, quando os cientistas mudaram a tensão de polarização aplicada ao portão, a localização do "HOT-SPOT" também mudou. Em altos valores de polarização de porta, a resistência de cada camada é baixa e o "HOT-SPOT" está localizado nas camadas superiores. Mas quando a polarização do portão é diminuída, a resistência aumenta e o "HOT-SPOT" migra para as camadas inferiores. Esta migração incomum do "HOT-SPOT" em função da polarização de porta aplicada também dá origem a uma resistência adicional que os pesquisadores chamam de "resistência interlayer, "que não é encontrado em materiais 3-D e não pode ser explicado dentro do modelo convencional de fluxo de corrente baseado em contatos de barreira Schottky.

p Os cientistas também avaliaram experimentalmente o fluxo e a distribuição da corrente em grafeno 2-D que consiste em cerca de 13 camadas, e observaram efeitos opostos em comparação com o MoS ₂ . Nomeadamente, os pesquisadores descobriram que a corrente flui predominantemente para as camadas inferiores de grafeno, que é onde o "HOT-SPOT" está localizado, enquanto as camadas superiores apresentam maior resistência. Os pesquisadores explicam que essa diferença ocorre porque o grafeno e o MoS ₂ têm diferentes propriedades físicas, e a posição do "HOT-SPOT" é governada pelas propriedades físicas do material. Ao conhecer as propriedades físicas de um material 2-D multicamadas, a posição do "HOT-SPOT" pode ser prevista com uma margem de erro de 5%.

p Compreender o fluxo atual e a distribuição em materiais 2-D multicamadas - juntamente com saber que esses recursos são diferentes para materiais diferentes - provavelmente será muito útil ao projetar componentes eletrônicos futuros.

p "Compreender o transporte de carga em materiais de baixa dimensão não é apenas atraente do ponto de vista científico fundamental, mas também é igualmente importante no contexto do design de dispositivos de alto desempenho, "Das disse." Nosso estudo experimental combinado com modelagem analítica fornece novos insights sobre o fluxo atual em materiais bidimensionais em camadas como MoS ₂ e grafeno, o que será útil para muitos pesquisadores que trabalham neste campo. "

p Das acrescentou que seu trabalho futuro se concentrará na implementação de novos conceitos de dispositivos baseados em novos materiais 2-D que utilizam sua eletricidade exclusiva, propriedades mecânicas e ópticas. p © 2013 Phys.org. Todos os direitos reservados.