p Filmes semicondutores são cultivados em diferentes substratos em altas temperaturas e, em seguida, resfriados rapidamente para induzir a deformação. Este processo pode ser usado para modificar de forma controlada as propriedades eletrônicas dos filmes. Se o substrato (azul) se contrair da mesma forma que o filme semicondutor, então, o material não é esticado ou comprimido (referido como “sem tensão”). Quando o substrato (verde) se contrai mais, o material 2-D é comprimido. Quando o substrato (vermelho) contrai menos, o semicondutor é esticado. O alongamento leva a uma mudança nas propriedades eletrônicas do filme e melhora significativamente sua eficiência de fotoluminescência, o que é importante para o desenvolvimento de luzes e lasers de alta eficiência. Crédito:Departamento de Energia dos EUA
p Comprimir um semicondutor para aproximar os átomos ou esticá-lo para afastá-los pode mudar dramaticamente como a eletricidade flui e como a luz é emitida. Os cientistas descobriram uma forma inovadora de comprimir ou esticar filmes muito finos (monocamada e bicamada) de disseleneto de tungstênio, colocando o filme em diferentes superfícies em altas temperaturas. A superfície subjacente esticou ou comprimiu com o resfriamento. Porque? Com poucas exceções, todos os materiais se expandem quando aquecidos e se contraem quando resfriados. Contudo, essa mudança ocorre em taxas diferentes. Como os filmes respondem em uma taxa diferente da superfície, os filmes esticam ou comprimem com o resfriamento. Emocionante, as propriedades eletrônicas dos filmes esticados eram dramaticamente diferentes. p Esticar filmes para alterar a forma como conduzem eletricidade pode levar a luzes LED mais brilhantes, lasers mais eficientes, e eletrônicos de alto desempenho. O estiramento ou compressão de filmes permite a modificação controlada das propriedades eletrônicas que podem ser usadas para explorar a física subjacente dos materiais. A técnica tem sido usada para fazer filmes semicondutores 2-D que podem ser usados em diferentes dispositivos.
p As propriedades eletrônicas e ópticas dos materiais estão diretamente relacionadas à sua estrutura cristalina atômica. Ao aproximar os átomos uns dos outros (compressão) ou separá-los (alongamento), pode-se mudar drasticamente as propriedades eletrônicas e ópticas dos materiais. Agora, pesquisadores em Berkeley, Califórnia, desenvolveram um novo método para induzir controladamente até 1 por cento de deformação devido ao alongamento e 0,2 por cento de deformação devido à compressão em disseleneto de tungstênio 2-D (WSe2). Neste estudo, os pesquisadores cultivaram um semicondutor em alta temperatura em diferentes substratos com propriedades térmicas incompatíveis. Após o resfriamento, esses substratos se contraíram mais ou menos do que o semicondutor. Se o substrato contraiu mais, o filme semicondutor 2-D estava em compressão.
p Quando o substrato contraiu menos, a estrutura cristalina do filme semicondutor 2-D foi esticada. Esticar o filme produziu uma nova mudança nas propriedades eletrônicas do filme, e o material mudou de um "indireto" para um "direto" material bandgap, o que resultou no material tensionado emitindo luz com a mesma quantidade de energia (isto é, uma eficiência de fotoluminescência aumentada). Este novo método pode ser usado para desenvolver semicondutores 2-D com engenharia de cepas e ajustar de forma controlada suas propriedades eletrônicas. Isso permitirá aos cientistas desenvolver uma melhor compreensão da física subjacente do material, bem como produzir novos materiais para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos altamente eficientes.
