p Os cientistas projetaram uma estrutura multi-empilhada baseada em material 2-D compreendendo dissulfeto de tungstênio (WS ₂ ) camada ensanduichada entre camadas hexagonais de nitreto de boro (hBN) que exibe interação de longo alcance entre WS sucessivos ₂ camadas com potencial para reduzir a complexidade do projeto do circuito e o consumo de energia. p Os materiais 2-D têm sido populares entre os cientistas de materiais devido às suas propriedades eletrônicas lucrativas, permitindo suas aplicações em energia fotovoltaica, semicondutores, e purificação de água. Em particular, a relativa estabilidade física e química dos materiais 2-D permite que eles sejam "empilhados" e "integrados" uns aos outros. Em teoria, esta estabilidade de materiais 2-D permite a fabricação de estruturas baseadas em materiais 2-D como "poços quânticos" acoplados (CQWs), um sistema de interação de "poços potenciais, "ou regiões com muito pouca energia, que permitem apenas energias específicas para as partículas presas dentro deles.

p CQWs podem ser usados ​​para projetar diodos de tunelamento ressonantes, dispositivos eletrônicos que exibem uma taxa negativa de variação da tensão com a corrente e são componentes cruciais dos circuitos integrados. Esses chips e circuitos são essenciais em tecnologias que emulam neurônios e sinapses responsáveis ​​pelo armazenamento da memória no cérebro biológico.

p Provando que materiais 2-D podem de fato ser usados ​​para criar CQWs, uma equipe de pesquisa liderada por Myoung-Jae Lee Ph.D. do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk (DGIST) projetou um sistema CQW que empilha um dissulfeto de tungstênio (WS ₂ ) camada entre duas camadas hexagonais de nitreto de boro (hBN). "hBN é um isolador 2-D quase ideal com alta estabilidade química. Isso o torna uma escolha perfeita para integração com WS ₂ , que é conhecido por ser um semicondutor na forma 2-D, "explica o Prof. Lee. Suas descobertas foram publicadas em ACS Nano .

p A equipe mediu a energia dos excitons - sistemas ligados compreendendo um elétron e um buraco de elétron (ausência de elétron) - e trions (exciton ligado ao elétron) para o CQW e comparou-os com os da bicamada WS ₂ estruturas para identificar o efeito de WS ₂ -WS ₂ interação. Eles também mediram as características de corrente-tensão de um único CQW para caracterizar seu comportamento.

p Eles observaram uma diminuição gradual na energia do exciton e trion com um aumento no número de estacas, e uma diminuição abrupta no WS bicamada ₂ . Eles atribuíram essas observações a uma interação inter-poços de longo alcance e forte WS ₂ -WS ₂ interações na ausência de hBN, respectivamente. As características de corrente-tensão confirmaram que ele se comporta como um diodo ressonante de tunelamento.

p Então, quais implicações esses resultados têm para o futuro da eletrônica? O Prof. Lee resume, "Podemos usar diodos de tunelamento ressonante para fazer dispositivos lógicos multivalorados que reduzirão consideravelmente a complexidade do circuito e o consumo de energia de computação. por sua vez, pode levar ao desenvolvimento de eletrônicos de baixa potência. "

p Essas descobertas certamente irão revolucionar a indústria de eletrônicos com circuitos e chips semicondutores de baixa potência extrema, mas o que é mais emocionante é onde esses chips podem nos levar, pois podem ser empregados em aplicativos que imitam neurônios e sinapses, que desempenham um papel no armazenamento da memória no cérebro biológico. Essa perspectiva 2-D pode, portanto, ser a próxima grande novidade na inteligência artificial.