Pesquisadores da Universidade de Exeter desenvolveram uma técnica inovadora que pode ajudar a criar a próxima geração de eletrônicos flexíveis do dia a dia.

Uma equipe de especialistas em engenharia foi pioneira em uma nova maneira de facilitar a produção de heteroestruturas de van der Waals com dielétricos de alto K - conjuntos de materiais cristalinos bidimensionais (2-D) atomicamente finos.

Um desses materiais 2-D é o grafeno, que compreende uma estrutura em forma de favo de mel de átomos de carbono com apenas um átomo de espessura.

Embora as vantagens das heteroestruturas de van der Waals sejam bem documentadas, seu desenvolvimento foi restringido pelos complicados métodos de produção.

Agora, a equipe de pesquisa desenvolveu uma nova técnica que permite que essas estruturas alcancem uma escala de tensão adequada, melhor desempenho e potencial para novos, funcionalidades adicionais incorporando um dielétrico de óxido de alto K.

A pesquisa pode abrir caminho para uma nova geração de componentes eletrônicos fundamentais flexíveis.

A pesquisa está publicada na revista. Avanços da Ciência .

Dr. Freddie Withers, co-autor do artigo e da Universidade de Exeter disse:"Nosso método para incorporar um dielétrico de alto K gravável a laser em vários dispositivos de heteroestrutura van der Waals sem danificar os materiais de monocamada 2-D vizinhos abre portas para o futuro van der flexível prático Dispositivos Waals como, transistores de efeito de campo, recordações, fotodetectores e LEDs que operam na faixa de 1-2 volts "

A busca para desenvolver dispositivos microeletrônicos para tamanhos cada vez menores sustenta o progresso da indústria global de semicondutores - um grupo de empresas que inclui os gigantes da tecnologia e da comunicação Samsung e Toshiba - foi impedida por efeitos da mecânica quântica.

Isso significa que, à medida que a espessura dos isoladores convencionais é reduzida, a facilidade com que os elétrons podem escapar através dos filmes.

Para continuar a dimensionar dispositivos cada vez menores, pesquisadores estão procurando substituir isoladores convencionais por óxidos de alta constante dielétrica (alto k). Contudo, os métodos de deposição de óxido de alto k comumente usados ​​não são diretamente compatíveis com materiais 2-D.

A última pesquisa descreve um novo método para incorporar um multifuncional, óxido de alto K em escala nanométrica, apenas a dentro de dispositivos van der Waals sem degradar as propriedades dos materiais 2-D vizinhos.

Esta nova técnica permite a criação de uma série de dispositivos nanoeletrônicos e optoeletrônicos fundamentais, incluindo transistores de grafeno dual gate, e transistores de tunelamento de emissão e detecção de luz vertical.

Dr. Withers acrescentou:"O fato de começarmos com um semicondutor 2-D em camadas e convertê-lo quimicamente em seu óxido usando irradiação a laser permite interfaces de alta qualidade que melhoram o desempenho do dispositivo.

"O que é especialmente interessante para mim é que descobrimos que este processo de oxidação do HfS2 principal ocorre sob irradiação de laser, mesmo quando está imprensado entre 2 materiais 2-D vizinhos. Isso indica que a água precisa viajar entre as interfaces para que a reação ocorra. "

O dielétrico de alto K gravável a laser para nanoeletrônica van der Waals é publicado em Avanços da Ciência .