p A vida moderna seria quase impensável sem transistores. Eles são os blocos de construção onipresentes de todos os dispositivos eletrônicos, e cada chip de computador contém bilhões deles. Contudo, conforme os chips se tornam cada vez menores, os atuais transistores eletrônicos de campo 3-D (FETs) estão atingindo seu limite de eficiência. Uma equipe de pesquisa do Institute for Basic Science (IBS) desenvolveu o primeiro circuito eletrônico 2-D (FET) feito de um único material. Publicado em Nature Nanotechnology , este estudo mostra um novo método para fazer polimorfos metálicos e semicondutores do mesmo material para fabricar FETs 2-D. p Em termos simples, Os FETs podem ser considerados como interruptores de alta velocidade, composto por dois eletrodos de metal e um canal semicondutor entre eles. Elétrons (ou buracos) se movem do eletrodo de origem para o eletrodo de drenagem, fluindo através do canal. Embora os FETs 3-D tenham sido reduzidos para dimensões em nanoescala com sucesso, suas limitações físicas estão começando a surgir. Comprimentos curtos de canais de semicondutores levam a uma diminuição no desempenho - alguns elétrons são capazes de fluir entre os eletrodos, mesmo quando não deveriam, causando redução de calor e eficiência. Para superar essa degradação de desempenho, os canais dos transistores precisam ser feitos com materiais finos em escala nanométrica. Contudo, mesmo os materiais 3-D finos não são bons o suficiente, como elétrons desemparelhados, parte das chamadas "ligações pendentes" na superfície interfere com o fluxo de elétrons, levando à dispersão.

p Usar FETs 2-D em vez de FETs 3-D pode superar esses problemas e oferecer novos, propriedades atraentes. "FETs feitos de semicondutores 2-D estão livres de efeitos de canal curto porque todos os elétrons estão confinados em canais naturalmente atomicamente finos, livre de ligações pendentes na superfície, "explica Ji Ho Sung, primeiro autor do estudo. Além disso, uma forma de camada única e de poucas camadas de materiais 2-D em camadas tem uma ampla gama de propriedades elétricas e ópticas ajustáveis, espessura da escala atômica, flexibilidade mecânica e grandes bandgaps (1 ~ 2 eV).

p O principal problema para os transistores FET 2-D é a existência de uma grande resistência de contato na interface entre o semicondutor 2-D e qualquer metal em massa. Para endereçar isto, a equipe desenvolveu uma nova técnica para produzir transistores de metal 2-D com semicondutor feito de telureto de molibdênio (MoTe ₂ ) É um material polimórfico, o que significa que pode ser usado tanto como metal quanto como semicondutor. Resistência de contato na interface entre o semicondutor e o MoTe metálico ₂ mostra-se muito baixo. A altura da barreira foi reduzida por um fator de 7, de 150 meV a 22 meV.

p Os cientistas do IBS usaram a técnica de deposição de vapor químico (CVD) para construir MoTe metálico ou semicondutor de alta qualidade ₂ cristais. O polimorfismo é controlado pela temperatura dentro de um forno de tubo de quartzo de parede quente preenchido com vapor de NaCl a 710 ° C para obter metal, e 670 ° C para um semicondutor.

p Os cientistas também fabricaram estruturas em maior escala usando listras de disseleneto de tungstênio (WSe ₂ ) alternado com ditelureto de tungstênio (WTe ₂ ) Eles primeiro criaram uma camada fina de WSe semicondutor ₂ com deposição de vapor químico, em seguida, raspou algumas listras e cresceu WTe2 metálico em seu lugar.

p Prevê-se que no futuro, seria possível perceber uma resistência de contato ainda menor, atingindo o limite quântico teórico, que é considerada uma questão importante no estudo de materiais 2-D, incluindo grafeno e outros materiais dichalcogenetos de metais de transição.