Los científicos desarrollan una nueva técnica para aumentar el rendimiento de los dispositivos electrónicos 2D

Un equipo de investigación ha logrado avances significativos en el campo de los dispositivos eléctricos bidimensionales (2D) al desarrollar una técnica innovadora que mejora el contacto entre materiales 2D y electrodos metálicos.

Este avance, publicado en Nature Communications, podría conducir a dispositivos electrónicos 2D más fiables y con mejor rendimiento.

Tradicionalmente, la creación de dispositivos eléctricos 2D implica un paso crítico en el que se depositan electrodos metálicos en la superficie de materiales 2D.

Sin embargo, este proceso a menudo daña las delicadas redes de los materiales 2D, lo que afecta negativamente el rendimiento eléctrico del dispositivo.

El contacto confiable entre materiales 2D y electrodos metálicos es esencial para superar este problema.

Estudios recientes han puesto de relieve el potencial de los contactos de Van der Waals (vdW) para dispositivos electrónicos 2D. El contacto vdW se refiere a la interacción entre materiales 2D y electrodos metálicos a través de fuerzas vdW, lo que evita la introducción de defectos y asegura un buen contacto eléctrico.

Este método es prometedor para aplicaciones a gran escala.

El equipo de investigación desarrolló una técnica de apilamiento total para obtener contactos vdW 2D fiables. Esta técnica implica apilar directamente electrodos metálicos sobre materiales 2D durante la fabricación del dispositivo, eliminando la necesidad de deposición de metal.

Esto protege los materiales 2D de daños y mejora el rendimiento eléctrico.

Utilizando esta técnica, el equipo fabricó dispositivos eléctricos 2D con interfaces de contacto metálicas-semiconductoras afiladas, espacios vdW suaves y sin dopaje con átomos metálicos en el lado del material 2D. Estas características indican la formación de un contacto vdW de alta calidad entre los electrodos metálicos y los semiconductores 2D.

Como resultado de la interfaz de contacto mejorada, los transistores semiconductores 2D creados con esta técnica mostraron una reducción de más del 95 % en la corriente fuera de estado y una reducción del 50 % en la oscilación por debajo del umbral en comparación con los fabricados mediante procesos de deposición de metales.

También tenían una relación de encendido y apagado más alta, lo que los hace más adecuados para circuitos integrados de baja potencia.

Para demostrar el potencial de la fabricación a gran escala, el equipo utilizó esta técnica para crear una serie de transistores de efecto de campo monocapa basados ​​en disulfuro de molibdeno. El rendimiento del dispositivo fue de un impresionante 98,4%, con excelente consistencia y estabilidad.

La relación promedio de encendido y apagado de la matriz de transistores fue de 6,8 × 10⁶, y el 91,3% de los dispositivos tenían una relación de encendido y apagado superior a 10⁶. Este alto rendimiento y consistencia demuestran las ventajas de toda la técnica de apilamiento para dispositivos electrónicos 2D.

Dirigida por los profesores Zeng Hualing, Qiao Zhenhua y Shao Xiang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC), esta investigación ofrece un enfoque nuevo, eficiente y de alta calidad para la preparación de dispositivos electrónicos 2D.

Se espera que allane el camino para la fabricación a escala industrial de futuros dispositivos electrónicos 2D.