Uma nova técnica para fazer transistores 2D a partir de cristais TMD de fase dupla
p Uma simulação do processo de conversão do 2H-MoTe 2 em 1T'-MoTe 2 com irradiação a laser
p Ditelureto de molibdênio (MoTe
2 ) É um composto cristalino que, se puro o suficiente, pode ser usado como um transistor. Sua estrutura molecular é um sanduíche atômico feito de um átomo de molibdênio para cada dois átomos de telúrio. Foi feito pela primeira vez na década de 1960 por meio de vários métodos de fabricação diferentes, mas até o ano passado, nunca tinha sido feito em uma forma pura o suficiente para ser adequado para a eletrônica. p Ano passado, uma equipe multidisciplinar de pesquisa coreana desenvolveu um método de fabricação para a criação de MoTe puro
2 . Eles não apenas conseguiram fazer MoTe
2 na forma pura, eles foram capazes de fazer dois tipos dele - uma variedade semicondutora chamada 2H-MoTe
2 (2H por causa de sua forma hexagonal) e uma variedade metálica chamada 1T'-MoTe
2 (1T 'porque tem uma forma octaédrica) - ambos estáveis à temperatura ambiente.
p Fazendo MoTe
2 em uma forma pura era muito difícil e era vista por alguns como uma ovelha negra da família dos dichalcogenetos de metais de transição (TMD) e propositalmente ignorada. TMDs são moléculas que podem ser feitas extremamente finas, apenas várias camadas atômicas, e têm uma propriedade elétrica chamada de gap, o que os torna ideais para fazer componentes elétricos, especialmente transistores.
p Um cristal TMD segue um formato MX2:há um metal de transição, representado por M (M pode ser tungstênio, Molibdênio, etc.) e dois calcogenetos, o X2 (enxofre, Selênio, ou telúrio). Esses átomos formam um fino sanduíche molecular com um metal e dois calcogenetos, e dependendo de seu método de fabricação, pode existir em vários arranjos atômicos de formas diferentes.
p A grande maioria dos microchips atuais é feita de silício, e eles funcionam muito bem. Contudo, conforme os dispositivos ficam menores, há uma demanda crescente para reduzir o tamanho dos chips lógicos que fazem esses dispositivos funcionarem. Conforme os chips se aproximam da espessura de um ou vários átomos, (comumente referido como bidimensional), o silício não funciona mais tão bem quanto em uma escala 3D maior. Conforme a escala se aproxima de duas dimensões (2D), a lacuna de banda do silício muda (lacuna de banda maior do que em sua forma 3D) e os pontos de contato com conexões de metal no silício não são mais suaves o suficiente para serem usados com eficiência em circuitos elétricos.
p o 2H-MoTe 2 e 1T'-MoTe 2 linha de transição e eletrodos de metal anexados ao 1T'-MoTe 2
p Esta é a oportunidade perfeita para empregar novos, materiais TMD exóticos. A equipe de pesquisa IBS foi capaz de explorar as duas versões do MoTe
2 e fazer um cristal 2D que era composto de 2H-MoTe semicondutor
2 e o metálico 1T'-MoTe
2 . Esta configuração é superior ao uso de silício ou outros semicondutores 2D porque o limite onde o semicondutor (2H) e o metálico (1T ') MoTe
2 encontrar tem o que é chamado de uma homojunção ôhmica. Esta é uma conexão que se forma na fronteira entre duas fases estruturais diferentes em um único material. Apesar de um MoTe
2 estado sendo um semicondutor e um sendo metálico, a equipe foi capaz de criar uma homojunção ôhmica entre eles, fazendo uma conexão extremamente eficiente.
p Para fazer isso, a equipe começou com um pedaço de seu puro 2H-MoTe
2 que tinha vários átomos de espessura. Eles direcionaram um laser de 1 µm de largura (um cabelo humano tem 17 a 181 µm) no 2H-MoTe
2 que aqueceu localmente a amostra e mudou a área afetada para 1T'-MoTe
2 . Com este método, a equipe foi capaz de criar um transistor 2D que utilizou um amálgama de ambas as propriedades semicondutoras do 2H-MoTe
2 material, bem como a alta condutividade do 1T'-MoTe
2 .
p Esta é uma solução inteligente para vários problemas que atrapalharam cientistas e engenheiros no passado. Usando apenas um material no canal do dispositivo e na junção metal-semicondutor, é mais eficiente em termos energéticos, uma vez que as articulações entre as duas fases do MoTe
2 são fundidos perfeitamente realizando um contato ôhmico nas articulações. Porque 1T'-MoTe
2 é um bom condutor, eletrodos de metal podem ser aplicados a ele diretamente, poupando qualquer trabalho adicional de encontrar uma maneira de anexar cabos de metal. Esta nova técnica de fabricação é uma forma hipereficiente de utilizar o MoTe disponível
2 sem peças desperdiçadas ou estranhas.
p Quando questionado sobre seu potencial para uso futuro, O professor Heejun Yang da SKKU disse:"Existem muitos candidatos para semicondutores 2D, mas MoTe
2 tem uma lacuna de banda de cerca de 1 eV que é semelhante à lacuna de banda do silício e permite uma homojunção ôhmica nas junções semicondutor-metal. "Isso significa que MoTe
2 pode substituir o silício sem muitas mudanças nas configurações de tensão atuais usadas com as tecnologias de silício atuais. O MoTe de fase dupla
2 transistor parece promissor para uso em novos dispositivos eletrônicos à medida que aumenta a demanda por componentes para materiais que são pequenos, leve e extremamente eficiente em termos de energia.
