p A propriedade definidora de um semicondutor é o chamado bandgap:a barreira que impede que os elétrons dentro de uma faixa de energia específica fluam através de um material. Lance Li e sua equipe colaboraram com colegas de Taiwan e usaram um modelo simples para determinar o alinhamento da banda em uma excitante nova classe de semicondutores chamada transição bidimensional -metal dichalcogenides (TMDs). p O conceito simples de bandgap permite um único material semicondutor, como o silício, realizar as operações exigidas pelos dispositivos eletrônicos; Contudo, quando dois ou mais semicondutores são combinados, o dispositivo oferece uma gama mais ampla de funcionalidades e apresenta desempenho e eficiência aprimorados. Para entender como essas heteroestruturas se comportam, é crucial saber como os bandgaps dos dois materiais se alinham.

p Embora o grafeno e os TMDs sejam todos atomicamente finos, a falta de um bandgap no grafeno limita sua aplicação à eletrônica, enquanto a presença de um bandgap em TMDs permite que eles sejam empilhados em heteroestruturas. Isto é, Contudo, difícil determinar experimentalmente o alinhamento da banda entre essas camadas porque os resultados dependem da qualidade dos TMDs frágeis. Li e sua equipe já provaram que o conceito conhecido como modelo Anderson, um simples, maneira computacionalmente barata de determinar o alinhamento da banda, é aplicável a este sistema.

p O modelo de Anderson assume que, quando dois semicondutores são colocados juntos, eles compartilham um zero comum em sua estrutura de banda de energia conhecida como nível de vácuo. O alinhamento de bandgap pode então ser determinado diretamente a partir de valores calculados de bandgaps e deslocamentos. Até agora, não estava claro se essa suposição seria verdadeira em TMDs da camada atômica.

p Li e sua equipe resolveram isso medindo a energia do bandgap em três TMDs, dissulfeto de molibdênio, dissulfeto de tungstênio e disseleneto de tungstênio, usando um método chamado espectroscopia de fotoelétrons ultravioleta. Eles então aplicaram o modelo de Anderson para prever o alinhamento da banda. Eles compararam esses valores calculados com medições experimentais diretas de espectroscopia de fotoelétrons de raios-X de heteroestruturas de dissulfeto de molibdênio-dissulfeto de tungstênio e dissulfeto de molibdênio-disseleneto de tungstênio.

p A concordância entre os valores obtidos pelos dois métodos indicou que o modelo de Anderson é verdadeiro. A equipe sugere que isso se deve às superfícies exclusivas de van der Waals, que garantem a ausência de ligações atômicas pendentes que, de outra forma, impediriam os níveis de vácuo nos dois materiais de se alinharem.

p "Nosso próximo passo é construir heterojunções com base no conhecimento adquirido com a teoria, "diz Li." Vamos pesquisar várias heteroestruturas para várias aplicações, como células solares e diodos emissores de luz. "