p As ligas 2-D semicondutoras podem ser a chave para superar as limitações técnicas da eletrônica moderna. Embora as ligas 2-D de Si-Ge tenham propriedades interessantes para esta finalidade, eles foram apenas previstos teoricamente. Agora, cientistas do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão realizaram a primeira demonstração experimental. Eles também mostraram que a proporção de Si para Ge pode ser ajustada para ajustar as propriedades eletrônicas das ligas, abrindo o caminho para novas aplicações. p As ligas - materiais compostos por uma combinação de diferentes elementos ou compostos - têm desempenhado um papel crucial no desenvolvimento tecnológico dos humanos desde a Idade do Bronze. Hoje, A liga de materiais com estruturas semelhantes e elementos compatíveis é essencial porque nos permite ajustar as propriedades da liga final para atender às nossas necessidades.

p A versatilidade proporcionada pela liga se estende naturalmente ao campo da eletrônica. Ligas semicondutoras são uma área de pesquisa ativa porque novos materiais serão necessários para redesenhar os blocos de construção de dispositivos eletrônicos (transistores); a respeito disso, ligas semicondutoras bidimensionais (2-D) são vistas como uma opção promissora para superar as limitações técnicas da eletrônica moderna. Infelizmente, grafeno, o garoto-propaganda baseado em carbono para materiais 2-D, não se presta facilmente a ligas, o que o deixa fora da equação.

p Contudo, existe uma alternativa atraente:siliceno. Este material é composto inteiramente de átomos de silício (Si) dispostos em uma estrutura semelhante a um favo de mel 2-D que lembra o grafeno. Se as propriedades do siliceno pudessem ser ajustadas conforme necessário, o campo da nanoeletrônica baseada em silício 2-D decolaria. Embora a liga de siliceno com germânio (Ge) fosse teoricamente prevista para produzir estruturas 2-D estáveis ​​com propriedades ajustáveis ​​pela razão Si para Ge, isso nunca foi realizado na prática.

p Agora, uma equipe de cientistas do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão (JAIST) demonstrou experimentalmente uma nova maneira de fazer crescer uma camada de siliceno e substituir de forma estável uma parte de seus átomos por Ge, permitindo-lhes ajustar algumas de suas propriedades elétricas.

p Seu estudo foi publicado em Materiais de revisão física .

p Primeiro, os cientistas cultivaram uma única camada de siliceno 2-D em um filme fino de diboreto de zircônio (ZrB2) crescido em um substrato de silício através da segregação superficial de átomos de Si que se cristalizam em uma estrutura semelhante a um favo de mel 2-D. Contudo, esta camada de siliceno não era perfeitamente plana; um sexto de todos os átomos de Si era um pouco maior do que o resto, formando saliências periódicas ou "saliências".

p Então, Os átomos de Ge foram depositados na camada de siliceno em condições de vácuo ultra-alto. Interessantemente, cálculos teóricos e observações experimentais por meio de microscopia e espectroscopia revelaram que os átomos de Ge só podiam substituir os átomos de Si salientes. Ajustando o número de átomos de Ge depositados, uma liga de Si-Ge com uma proporção desejada de Si para Ge poderia ser produzida. A composição do material final seria, portanto, Si6-xGex, onde x pode ser qualquer número entre 0 e 1.

p A equipe então estudou os efeitos dessa proporção ajustável de Si para Ge nas propriedades eletrônicas da liga de Si-Ge. Eles descobriram que sua estrutura de banda eletrônica, uma das características mais importantes de um semicondutor, poderia ser ajustado dentro de uma faixa específica, manipulando a composição do material. Animado com os resultados, Palestrante Sênior Antoine Fleurence de JAIST, autor principal do estudo, observações, "Silício e germânio são elementos comumente usados ​​na indústria de semicondutores, e mostramos que é possível projetar a estrutura de banda de ligas 2-D Si-Ge de uma forma que lembra aquela das ligas de Si-Ge a granel (3-D) usadas em várias aplicações. "

p As implicações deste estudo são importantes por várias razões. Primeiro, a finura e a flexibilidade definitivas dos materiais 2-D são atraentes para muitas aplicações porque significa que eles podem ser integrados com mais facilidade em dispositivos para a vida diária. Segundo, os resultados podem abrir caminho para um avanço na eletrônica. Coautor do estudo, Professor Yukiko Yamada-Takamura do JAIST, explica, "Materiais semicondutores 2-D feitos de silício e germânio com espessura atomicamente precisa poderiam diminuir ainda mais as dimensões dos tijolos elementares de dispositivos eletrônicos. Isso representaria um marco tecnológico para nanotecnologias baseadas em silício."

p Geral, este estudo mostra apenas algumas das vantagens da liga como forma de produzir materiais com propriedades mais desejáveis ​​do que aqueles feitos de um único elemento ou composto. Esperemos que as ligas 2-D semicondutoras sejam ainda mais refinadas para que possam ter destaque em dispositivos eletrônicos de última geração.