A optoeletrônica detecta ou emite luz e é usada em uma variedade de dispositivos em diversos setores. Historicamente, esses dispositivos dependiam de transistores finos, que são pequenos semicondutores que controlam o movimento de elétrons e fótons feitos de grafeno e outros materiais bidimensionais. No entanto, o grafeno e esses outros materiais muitas vezes apresentam problemas com a abertura do band gap e outras deficiências que levam os pesquisadores a procurar uma alternativa.



Quando tratado com um método denominado tratamento com ácido de Lewis, o disseleneto de paládio é uma solução possível para satisfazer as necessidades dos dispositivos optoeletrônicos.

A pesquisa que analisa esse método foi publicada em um artigo na Nano Research .

Mark H. Rümmeli, professor da ERA Chairs da Universidade Técnica de Ostrava (VSB-TUO), disse:"O disseleneto de paládio exibe propriedades físicas únicas, incluindo um intervalo de banda ajustável e desempenho impressionante do dispositivo. Notavelmente, ele demonstra longa duração. estabilidade a longo prazo no ar ambiente sem a necessidade de embalagem adicional."

Inspirados pela física dos semicondutores, os pesquisadores consideraram como o doping poderia alterar o disseleneto de paládio para melhorar seu desempenho. Dopagem é a introdução intencional de impurezas em um material, resultando em três tipos de materiais:puro, dopado tipo p e dopado tipo n. Quando um material dopado tipo p e um material dopado tipo n se tocam, eles criam uma junção p-n. Essa junção é essencial para dispositivos optoeletrônicos porque é onde ocorre a conversão luz-elétron e elétron-luz.

Para criar disseleneto de paládio dopado tipo p e tipo n de maneira controlada, os pesquisadores usaram o tratamento com ácido de Lewis. "O nível controlado de doping pode fazer com que o disseleneto de paládio tenha um bandgap de energia diferente, o que enriquece um kit de ferramentas ou biblioteca de materiais para a seleção e design da junção p-n", disse o Dr. Hong Liu, professor do Laboratório Estadual de Cristal. Materiais na Universidade de Shandong em Jinan China.

"O tratamento com ácido de Lewis pode introduzir a substituição dos átomos de paládio (por estanho a partir de cloreto de estanho, um tipo de ácido de Lewis) no disseleneto de paládio. Encontramos uma equação de ajuste de dados entre o nível de dopagem versus a concentração de ácido de Lewis, que pode inspirar as pessoas a manipular mais materiais bidimensionais dopados tipo P."

Para testar este método, os pesquisadores prepararam um filme puro de disseleneto de paládio. O filme foi então modificado usando o tratamento com ácido de Lewis. Após o tratamento inicial com ácido de Lewis, a estrutura reticular do filme de disseleneto de paládio permaneceu inalterada, mas os picos emergentes de estanho, paládio e selênio foram confirmados por meio de imagens.

Esses picos provaram que o estanho poderia ser usado como dopante do tipo p. Testes adicionais de diferentes concentrações de cloreto de estanho mostraram como a tensão limite do disseleneto de paládio poderia ser controlada dependendo da concentração do cloreto de estanho. Estas diretrizes podem ser aplicadas para futura dopagem de disseleneto de paládio usando ácidos de Lewis. Também poderia fornecer um modelo de como fazer testes semelhantes em outros materiais semicondutores.

Olhando para o futuro, os pesquisadores planejarão como dimensionar o processamento desses materiais bidimensionais. "Demonstraremos as aplicações interessantes do disseleneto de paládio dopado tipo p em vários componentes eletrônicos, como transistores de efeito de campo, fotodetectores e emissores de luz. Planejamos tentar otimizar o método de dopagem de semicondutores, que pode ser prontamente adotado pelo padrões industriais e poderiam ser empregados na indústria de semicondutores para produção em massa em um futuro próximo."

"Nosso objetivo final é aplicar esta técnica em eletrônicos flexíveis e vestíveis, integrando os transistores e fotodetectores baseados em disseleneto de paládio com sensores de deformação baseados em polímeros em substratos flexíveis, o que resulta em um sistema biomédico inteligente para aplicações de monitoramento de cuidados de saúde humana", disse Dr. Jinbo Pang, professor de química e ciência dos materiais na Universidade de Jinan em Jinan, China.

Mais informações: Jiali Yang et al, Modulando a dopagem tipo p de material bidimensional disseleneto de paládio, Nano Research (2023). DOI:10.1007/s12274-023-6196-7
Informações do diário: Nanopesquisa

Fornecido pela Imprensa da Universidade de Tsinghua