Para ajustar o gap, um parâmetro-chave no controle da condutividade elétrica e propriedades ópticas de semicondutores, os pesquisadores normalmente projetam ligas, um processo no qual dois ou mais materiais são combinados para alcançar propriedades que de outra forma não poderiam ser alcançadas por um material primitivo.

Mas a engenharia de lacunas de banda de semicondutores convencionais por meio de ligas sempre foi um jogo de adivinhação, porque os cientistas não tiveram uma técnica para "ver" diretamente se os átomos da liga estão dispostos em um padrão específico, ou dispersos aleatoriamente.

Agora, como relatado em Cartas de revisão física , uma equipe de pesquisa liderada por Alex Zettl e Marvin Cohen - cientistas sênior do corpo docente da Divisão de Ciências de Materiais do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab), e professores de física na UC Berkeley - demonstrou uma nova técnica que poderia projetar o gap necessário para melhorar o desempenho de semicondutores para eletrônica de próxima geração, como optoeletrônica, termelétricas, e sensores.

Para o estudo atual, os pesquisadores examinaram amostras de monocamada e multicamadas de um material dichalcogeneto de metal de transição (TMD) 2-D feito de liga de dissulfeto de rênio e nióbio.

Experimentos de microscopia eletrônica revelaram faixas sinuosas formadas por átomos de metal de rênio e nióbio na estrutura de rede da liga 2-D TMD.

Uma análise estatística confirmou o que a equipe de pesquisa havia suspeitado - que os átomos de metal na liga TMD 2-D preferem ser adjacentes aos outros átomos de metal, "que está em total contraste com a estrutura aleatória de outras ligas TMD da mesma classe, "disse o autor principal Amin Azizi, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório Zettl na UC Berkeley.

Cálculos realizados no Centro Nacional de Computação Científica de Pesquisa Energética (NERSC) do Berkeley Lab por Mehmet Dogan, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório Cohen na UC Berkeley, demonstrou que tal ordenação atômica pode modificar o gap do material.

Medições de espectroscopia óptica realizadas no Berkeley Lab's Advanced Light Source revelaram que o gap da liga 2-D TMD pode ser ajustado adicionalmente ajustando o número de camadas no material. Também, o gap da liga monocamada é semelhante ao do silício - que é "perfeito" para muitas aplicações eletrônicas e ópticas, Disse Azizi. E a liga 2-D TMD tem os benefícios adicionais de ser flexível e transparente.

Em seguida, os pesquisadores planejam explorar as propriedades de detecção e optoeletrônica de novos dispositivos baseados na liga 2-D TMD.