Aclaración de un nuevo mecanismo de síntesis de la hoja atómica de semiconductores
Hacia la realización de dispositivos optoelectrónicos flexibles de nueva generación
En los programas de investigación básica estratégica del Organismo de Ciencia y Tecnología del Japón, el profesor asociado Toshiaki Kato y el profesor Toshiro Kaneko del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Escuela Superior de Ingeniería de la Universidad de Tohoku lograron aclarar un nuevo mecanismo de síntesis relativo a los dicalcogenuros de metales de transición (TMD), que son láminas atómicas semiconductoras de espesor en orden atómico.
Un sustrato (fotografía de la izquierda) que se fabrica integrando unos 35.000 cristales monocapa de WS2, y un esquema estructural del cristal monocapa de WS2 (figura de la derecha).
©Toshiaki Kato
Debido a que es difícil observar directamente el aspecto del proceso de crecimiento de TMD en un entorno especial, el proceso de crecimiento inicial seguía siendo poco claro, y ha sido deseable elucidar un mecanismo detallado de síntesis para obtener TMD de alta calidad.
Nuestro grupo de investigación ha desarrollado un método de síntesis de observación in situ para examinar el aspecto de crecimiento de los TMD como imagen óptica en tiempo real en una atmósfera especial de alta temperatura de unos 800°C en presencia de gases corrosivos. Además, se ha desarrollado previamente un sustrato de síntesis, que es un mecanismo para controlar la difusión durante el crecimiento cristalino de un precursor; además, se ha aclarado que el precursor en crecimiento difunde una distancia unas 100 veces mayor que en los materiales semiconductores convencionales. También se demostró que la nucleación se produce debido a la implicación del precursor en un estado de gotitas. Además, utilizando este método, se ha logrado una integración a gran escala de más de 35.000 hojas atómicas monocapa de un solo cristal sobre un sustrato en una escala práctica.
Utilizando los resultados de la presente investigación, la integración a gran escala de placas atómicas de semiconductores gruesos de orden atómico puede fabricarse y se espera que se ponga en práctica en el campo de la electrónica flexible de próxima generación.
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