p (Phys.org) —O grafeno continua a reinar como o próximo material superstar em potencial para a indústria eletrônica, um mais magro, condutor de elétrons mais forte e muito mais rápido do que o silício. Sem diferença de banda de energia natural, Contudo, a condutância super rápida do grafeno não pode ser desligada, uma séria desvantagem para transistores e outros dispositivos eletrônicos. Várias técnicas foram implantadas para superar esse problema, sendo uma das mais promissoras a integração de camadas ultrafinas de grafeno e nitreto de boro em heteroestruturas bidimensionais. Como condutores, esses híbridos de duas camadas são quase tão rápidos quanto o grafeno puro, além disso, eles são adequados para fazer dispositivos. Contudo, adaptar as propriedades eletrônicas das heteroestruturas de nitreto de grafeno e boro (GBN) tem sido uma tarefa complicada, envolvendo dopagem química ou ativação eletrostática - até agora. p Pesquisadores do Berkeley Lab e da University of California (UC) Berkeley demonstraram uma técnica pela qual as propriedades eletrônicas das heteroestruturas GBN podem ser modificadas com luz visível. Feng Wang, um físico de matéria condensada da Divisão de Ciências de Materiais do Berkeley Lab e do Departamento de Física da UC Berkeley, bem como investigador do Kavli Energy NanoSciences Institute em Berkeley, conduziram um estudo no qual dopagem fotoinduzida de heteroestruturas GBN foi usada para criar junções p-n e outros perfis de dopagem úteis, preservando a mobilidade de elétrons notavelmente alta do material.

p "Demonstramos que a luz visível pode induzir uma escrita robusta e apagamento de dopagem de carga em heteroestruturas GBN sem sacrificar a alta mobilidade do portador, "Diz Wang." O uso de luz visível nos dá uma flexibilidade incrível e, ao contrário de portas eletrostáticas e dopagem química, não requer processos de fabricação de várias etapas que reduzem a qualidade da amostra. Adicionalmente, diferentes padrões podem ser transmitidos e apagados à vontade, o que não era possível com as técnicas de dopagem utilizadas anteriormente em heteroestruturas GBN. "

p O grafeno é uma única camada de átomos de carbono dispostos em uma rede hexagonal. O nitreto de boro é um composto em camadas que apresenta uma estrutura hexagonal semelhante - na verdade, o nitreto de boro hexagonal às vezes é chamado de "grafeno branco". Ligados juntos pela atração intermolecular relativamente fraca conhecida como força de van der Waals, Heteroestruturas GBN têm mostrado alto potencial para servir como plataformas não apenas para transistores de alta mobilidade de elétrons, mas também para aplicações optoeletrônicas, incluindo fotodetectores e células fotovoltaicas. A chave para o sucesso futuro será a capacidade de dopar esses materiais de uma maneira comercialmente escalonável. A técnica de dopagem por modulação induzida por foto desenvolvida por Wang e uma grande equipe de colaboradores atende a esse requisito, pois é comparável aos esquemas de fotolitografia amplamente usados ​​hoje para produção em massa na indústria de semicondutores. A iluminação de uma heteroestrutura GBN, mesmo com apenas uma lâmpada incandescente, pode modificar o transporte de elétrons na camada de grafeno, induzindo uma distribuição de carga positiva na camada de nitreto de boro que se torna fixa quando a iluminação é desligada.

p "Nós mostramos que este doping fotoinduzido surge de respostas ópticas e elétricas microscopicamente acopladas nas heteroestruturas GBN, incluindo excitação óptica de transições de defeito em nitreto de boro, transporte elétrico em grafeno, e transferência de carga entre nitreto de boro e grafeno, "Wang diz." Isso é análogo ao doping de modulação desenvolvido inicialmente para semicondutores de alta qualidade. "

p Embora a modulação induzida por foto-dopagem de heteroestruturas GBN durasse apenas alguns dias se a amostra fosse mantida no escuro - a maior exposição à luz apagou o efeito - isso não é uma preocupação, como explica Wang.

p "Alguns dias de doping de modulação são suficientes para muitas vias de investigação científica, e para alguns aplicativos de dispositivo, a capacidade de regravação que podemos fornecer é mais necessária do que estabilidade a longo prazo, "diz ele." Por enquanto, o que temos é uma técnica simples para dopagem não homogênea em um material de grafeno de alta mobilidade que abre a porta para novos estudos científicos e aplicações. "