Des del descobriment en el 2003, del material de carboni d'un sol àtom de gruix conegut com a grafè, també hi ha hagut un gran interès en altres tipus de materials de 2D.
Aquests materials es podrien apilar junts com a peces Lego per formar una gamma de dispositius amb diferents funcions, incloent-hi la de funcionar com un semiconductor. D'aquesta manera, es podrien utilitzar per crear dispositius electrònics ultra-fins, flexibles i transparents.
No obstant això, la separació d'un material de cristall en escates 2-D per usos en electrònica, ha demostrat ser difícil de aconseguir a escala comercial.
El procés existent, en el qual les escates individuals es separen dels cristalls, estampant els cristalls repetidament en una cinta adhesiva, no és fiable i requereix molt de temps, ja que es necessiten moltes hores per collir suficient material i formar-ne un dispositiu.
Investigadors del Departament d'Enginyeria Mecànica del MIT han desenvolupat una tècnica per a la collita de wafers de 2 polzades 2D en pocs minuts de manera que seguidament, es poden apilar junts per formar un dispositiu electrònic.
La tècnica, que es descriu en un article publicat a la revista Science, podria obrir la possibilitat de comercialitzar dispositius electrònics basats en una varietat de materials 2D, segons el professor Jeehwan Kim, del Departament d'Enginyeria Mecànica el qual, va liderar la recerca.
Els primers autors del document van ser Sanghoon Bae, que va estar involucrat en la fabricació de dispositius flexibles, i Jaewoo Shim, qui va treballar en l'apilament dels monocapes de materials 2D.
S'ha demostrat que es poden fer aïllaments monocapa a monocapa de materials 2D a escala dels wafers. En segon lloc, S'ha demostrat una manera d'apilar fàcilment aquestes monocapes a escala de wafers del material 2D.
Els primers investigadors van fer créixer una densa pila de material 2D sobre un wafer de safir. Seguidament, es va aplicar una pel·lícula de níquel de 600 nanòmetres de gruix a la part superior de la pila.
Atès que els materials de 2D s'adhereixen molt més al níquel que al safir, això va permetre als investigadors separar tota la pila del wafer.
A més a més, l'adhesió entre el níquel i les capes individuals del material 2D també és superior a la que hi ha entre cadascuna de les pròpies capes.
Com a resultat, quan es va afegir una segona pel·lícula de níquel a la part inferior de la pila, els investigadors van poder separar monocapes individuals d'un sol àtom de material 2D.
Això és degut a que al extreure la primera pel·lícula de níquel, aquest genera esquerdes en el material que es propaga fins a la part inferior de la pila.
Una vegada va ser possible obtenir la primera monocapa, la pel·lícula de níquel es va transferir a un substrat, de manera que va permetre repetir el procés per a cada capa.
Per això, s'utilitza una mecànica molt senzilla de manera que, utilitzant aquest concepte de propagació controlada d'esquerdes, fa possible aïllar materials monocapa 2-D a escala de wafer. La tècnica es pot utilitzar amb un rang de diferents materials 2D, incloent el nitrur de bor, el disulfur de tungstè i el disulfur de molibdè.
D'aquesta manera, es pot utilitzar per produir diferents tipus de materials monocapa 2D, com ara semiconductors, metalls i aïllants, que es poden apilar junts per formar les heterostructures 2D necessàries per a un dispositiu electrònic.
Si es fabriquen dispositius electrònics i fotònics amb materials 2D, aquests dispositius, només uns quants seran monocapa. També, són extremadament flexibles i es poden incrustar a qualsevol objecte o base. El procés és ràpid i de baix cost, pel que el fa de interès per a la seva comercialització.
Els investigadors també han demostrat la tècnica mitjançant la fabricació amb èxit de matrius de transistors d'efecte de camp (FET) a l'escala de wafer amb un gruix de pocs àtoms. El treball té molt potencial per aportar materials de 2D i les seves hetereo-estructures adreçades a aplicacions pel món real.
Ara s'està planegen aplicar la tècnica per desenvolupar una gamma de dispositius electrònics, incloent una matriu de memòria no volàtil i dispositius flexibles que es podrien usar a la pell humana. També te interès per la nternet de les Coses (IoT) per aplicar aquesta tècnica.
Tot el que es necessita, és cultivar aquests materials 2D, a continuació, aïllar-los en monocapes i apilar-los, de manera que és molt més econòmic respecte el procés de semiconductors existent.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada