p O campo da mecânica quântica lida com materiais em dimensões atômicas, e grandes descobertas geralmente acontecem em uma escala muito pequena. Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciência da Computação Erik Jonsson, em colaboração com uma equipe internacional de engenheiros e cientistas, descobriram um fenômeno que pode ter implicações importantes para o desenvolvimento de circuitos e dispositivos nanoeletrônicos. p Em um artigo recente publicado em Nature Communications , os pesquisadores descrevem pela primeira vez como crescido e empilhado, materiais atomicamente finos podem exibir um efeito de transporte único, chamada de resistência diferencial negativa, ou NDR, à temperatura ambiente.

p NDR é um fenômeno em que os elétrons, devido à sua natureza de onda, túnel através de materiais finos com resistência variável.

p "Tudo começa com materiais chamados dichalogenetos de metais de transição, ou TMDs, que pode formar uma camada atomicamente fina que se comporta como uma chave semicondutora, "disse o co-autor Dr. Robert Wallace, que é professor de ciência de materiais e engenharia e detém a cadeira distinta Erik Jonsson na UT Dallas. "Os TMDs agora estão sendo explorados para ver se podem ser usados ​​para produzir o máximo em baixa potência, tecnologia de transistor de alta velocidade. "

p Esta exploração é digna de nota para engenheiros eletrônicos interessados ​​em futuros transistores. Quando cultivado em camadas atomicamente finas, espera-se que as superfícies dos TMDs sejam semicondutores perfeitos para transistores atomicamente finos, idealmente sem defeitos, permitindo um comportamento super rápido de "ligar" e "desligar" em tensões muito baixas.

p "Se realizado, esses materiais podem revolucionar a indústria de eletrônicos e habilitar melhor dispositivos portáteis de desempenho ainda mais alto, como smartphones e a Internet das Coisas. Sua natureza de camada atomicamente fina dá origem ao conceito de materiais semicondutores bidimensionais, "Wallace disse.

p Dr. Moon Kim, que detém a cadeira distinta Louis Beecherl Jr. e é professor de ciência de materiais e engenharia na UT Dallas, foi co-autor do artigo.

p "Esta pesquisa é a primeira desse tipo em demonstrar uma maneira prática de fabricar dispositivos nanoeletrônicos por uma camada atômica de cada vez, em vez de empilhar mecanicamente camadas atomicamente finas, "Kim disse." Uma estreita colaboração entre pesquisadores com experiência complementar, como fabricação de dispositivos, a caracterização e a teoria em escala atômica tornaram essa pesquisa possível. "

p O efeito NDR foi observado pela primeira vez quando uma voltagem foi aplicada a estruturas feitas de camadas de um átomo de espessura que consistiam em vários materiais TMD diferentes. O que chamou a atenção dos pesquisadores foi um pico e vale acentuados nas medições elétricas, onde normalmente haveria uma inclinação ascendente regular.

p Ao explicar as descobertas, os pesquisadores perceberam que estavam vendo uma versão 2-D de um diodo ressonante de tunelamento, um dispositivo mecânico quântico que opera em baixa potência. A equipe percebeu que havia construído o diodo de túnel ressonante mais fino do mundo, e que funcionava à temperatura ambiente.

p "Este trabalho colaborativo representa uma conquista importante na realização de circuitos integrados 2-D úteis. A capacidade de observar o comportamento ressonante em temperatura ambiente aponta para as possibilidades de métodos de fabricação de dispositivos escaláveis ​​que são mais compatíveis com os interesses industriais, "Wallace disse." O desafio que agora devemos enfrentar inclui melhorar ainda mais os materiais 2-D crescidos e obter melhor desempenho para futuras aplicações de dispositivos. "