p Seja em smartphones, televisores ou tecnologia de construção, semicondutores desempenham um papel central na eletrônica e, portanto, em nossas vidas diárias. Em contraste com os metais, é possível ajustar sua condutividade elétrica aplicando uma tensão e, portanto, ligar e desligar o fluxo de corrente. p Com vistas a futuras aplicações em eletrônica e tecnologia quântica, os pesquisadores estão se concentrando no desenvolvimento de novos componentes que consistem em uma única camada (monocamada) de um material semicondutor. Alguns materiais de ocorrência natural com propriedades semicondutoras apresentam monocamadas deste tipo, empilhados para formar um cristal tridimensional. No laboratório, os pesquisadores podem separar essas camadas - que não são mais grossas do que uma única molécula - e usá-las para construir componentes eletrônicos.

p Novas propriedades e fenômenos

p Esses semicondutores ultrafinos prometem fornecer características únicas que, de outra forma, são muito difíceis de controlar, como o uso de campos elétricos para influenciar os momentos magnéticos dos elétrons. Além disso, fenômenos quânticos complexos ocorrem nessas monocamadas semicondutoras que podem ter aplicações na tecnologia quântica.

p Cientistas de todo o mundo estão investigando como esses semicondutores finos podem ser empilhados para formar novos materiais sintéticos, conhecidas como heteroestruturas de van der Waals. Contudo, até agora, eles não conseguiram combinar tal monocamada com contatos supercondutores, a fim de se aprofundar nas propriedades e peculiaridades dos novos materiais.

p Contatos supercondutores

p Uma equipe de físicos, liderado pelo Dr. Andreas Baumgartner no grupo de pesquisa do Professor Christian Schönenberger no Instituto Suíço de Nanociência e no Departamento de Física da Universidade de Basel, agora adaptou uma monocamada de dissulfeto de molibdênio semicondutor com contatos supercondutores pela primeira vez.

p A razão pela qual essa combinação de semicondutor e supercondutor é tão interessante é que os especialistas esperam que componentes desse tipo exibam novas propriedades e fenômenos físicos. "Em um supercondutor, os elétrons se organizam em pares, como parceiros em uma dança - com consequências estranhas e maravilhosas, como o fluxo da corrente elétrica sem resistência, "explica Baumgartner, o gerente de projeto do estudo. "No dissulfeto de molibdênio semicondutor, por outro lado, os elétrons executam uma dança completamente diferente, uma estranha rotina solo que também incorpora seus momentos magnéticos. Agora gostaríamos de descobrir com quais danças novas e exóticas os elétrons concordam se combinarmos esses materiais. "

p Adequado para uso como plataforma

p As medições elétricas nas baixas temperaturas necessárias para a supercondutividade - um pouco acima do zero absoluto (-273,15 graus Celsius) - mostram claramente os efeitos causados ​​pelo supercondutor; por exemplo, em certas energias, elétrons únicos não são mais permitidos. Além disso, os pesquisadores encontraram indícios de um forte acoplamento entre a camada semicondutora e o supercondutor.

p "O forte acoplamento é um elemento-chave nos novos e excitantes fenômenos físicos que esperamos ver em tais heteroestruturas de van der Waals, mas nunca foram capazes de demonstrar, "diz Mehdi Ramezani, autor principal do estudo.

p "E, claro, sempre esperamos por novas aplicações em eletrônica e tecnologia quântica, "diz Baumgartner." Em princípio, os contatos verticais que desenvolvemos para as camadas de semicondutores podem ser aplicados a um grande número de semicondutores. Nossas medições mostram que esses componentes semicondutores de monocamada híbrida são de fato possíveis - talvez até com outros, materiais de contato mais exóticos que abririam o caminho para novas percepções, " ele adiciona.

p Processo de fabricação elaborado

p A fabricação do novo componente em um tipo de sanduíche feito de diferentes materiais requer um grande número de etapas diferentes. Em cada etapa, é importante evitar contaminações, pois prejudicam gravemente o transporte de cargas elétricas.

p Para proteger o semicondutor, os pesquisadores embalam uma monocamada de dissulfeto de molibdênio entre duas camadas finas de nitreto de boro, através do qual eles previamente gravaram os contatos verticalmente usando litografia de feixe de elétrons e gravura iônica. Eles então depositam uma fina camada de rênio molibdênio como um material de contato - um material que retém suas propriedades supercondutoras mesmo na presença de fortes campos magnéticos.

p Trabalhando sob uma atmosfera protetora de nitrogênio em um porta-luvas, os pesquisadores empilham a camada de nitreto de boro sobre a camada de dissulfeto de molibdênio e combinam a parte inferior com uma camada adicional de nitreto de boro, bem como uma camada de grafeno para controle elétrico. Os pesquisadores então colocam esta elaborada heteroestrutura de van der Waals no topo de um wafer de silício / dióxido de silício.