p Desde a descoberta das propriedades notáveis ​​do grafeno, os cientistas têm focado cada vez mais a pesquisa nos muitos outros materiais bidimensionais possíveis, tanto aqueles encontrados na natureza quanto inventados no laboratório. Contudo, crescendo de alta qualidade, materiais 2-D cristalinos em escala provaram ser um desafio significativo. p Dois artigos publicados online em duas revistas de nanotecnologia neste mês fornecem a base para o crescimento de cristais bidimensionais em escala de wafer para futuros dispositivos eletrônicos. No trabalho liderado por Joan Redwing, diretor do Consórcio de Cristal Bidimensional patrocinado pela NSF - Plataforma de Inovação de Materiais, e professor de ciência de materiais e engenharia e engenharia elétrica, Estado de Penn, os pesquisadores desenvolveram um processo de várias etapas para fazer filmes atomicamente finos de cristal único de disseleneto de tungstênio em substratos de safira de grandes áreas.

p "Até agora, a maioria dos dispositivos 2-D foi fabricada com pequenos flocos que são esfoliados dos cristais em massa, "Disse Redwing." Para desenvolver uma tecnologia pronta para o dispositivo, você deve ser capaz de fazer dispositivos em substratos de grandes áreas e eles devem ter boa qualidade de cristal. "

p O processo usa safira como substrato por causa de sua estrutura cristalina. Essa estrutura orienta o crescimento do filme em um padrão de cristal em um processo denominado epitaxia. À medida que pequenas ilhas de material se formam no substrato e o substrato é aquecido, as ilhas se espalham pelo substrato em um padrão uniforme, formando um filme de grande área, sem lacunas e com pouquíssimos defeitos. O principal avanço foi o uso da deposição de vapor químico da fonte de gás para controlar com precisão a densidade da ilha e a taxa de propagação para obter uma única camada do material 2-D.

p Eles publicaram seu trabalho, "Epitaxia controlada por difusão de monocamadas WSe2 coalescidas de grande área em safira, "no jornal Nano Letras .

p Em um artigo relacionado, "Percebendo em larga escala, Semicondutores bidimensionais de grau eletrônico, "publicado online no jornal ACS Nano , uma equipe liderada por Joshua Robinson, professor associado de ciência e engenharia de materiais, Estado de Penn, fornece a compreensão fundamental para habilitar semicondutores 2-D sintéticos prontos para dispositivos com base nesses filmes epitaxiais de grande área na eletrônica em escala industrial do futuro.

p "O significado principal deste trabalho é que fomos capazes de compreender os fatores extrínsecos que influenciam na obtenção de um material 2-D de alta qualidade, "Robinson disse." O que descobrimos foi que mesmo quando você cultiva cristais orientados em uma superfície, há outro fator que afeta a capacidade de obter alta mobilidade de elétrons ou transistores rápidos. "

p Em particular, eles descobriram que há uma forte interação entre o substrato de safira e o filme de monocamada, com o substrato dominando as propriedades. Para superar esses desafios, os pesquisadores cresceram duas ou três camadas, que melhorou o desempenho em fatores de 20 a 100 vezes.

p "Esta é a primeira evidência real do efeito do substrato nas propriedades de transporte das camadas 2-D, "Robinson disse.