Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL del Departamento de Energía han descubierto una forma de superar un obstáculo principal en el uso de semiconductores bidimensionales 2D en dispositivos electrónicos y optoelectrónicos.
Los semiconductores 2D como el disulfuro de molibdeno tienen solo unas pocas capas de espesor y se consideran candidatos prometedores para dispositivos de próxima generación. Los científicos primero deben superar las limitaciones impuestas por una barrera Schottky grande y sintonizable entre el semiconductor y un contacto metálico. La barrera, enla unión metal / semiconductor, crea un obstáculo para el flujo de electrones o agujeros a través del semiconductor.
El equipo de NREL descubrió que la altura de la barrera de Schottky se puede ajustar, o incluso hacer que desaparezca, utilizando ciertos metales 2D como electrodos. Tales ajustes no son posibles con metales tridimensionales convencionales debido a un fuerte pasador de nivel de Fermi FLP que ocurre en la unión de metal y semiconductor, debido a estados electrónicos en el espacio de banda de semiconductores que son inducidos por el metal. El aumento del flujo de electrones u orificios a través de un semiconductor reduce las pérdidas de energía y mejora el rendimiento del dispositivo.
Los teóricos de NREL consideraron una familia de metales 2D que podrían unirse con los semiconductores 2D a través de la interacción de van der Waals. Debido a que esta interacción es relativamente débil, los estados de brecha inducidos por el metal se suprimen y el efecto FLP es insignificante. Esto significa que elLa barrera de Schottky se vuelve altamente sintonizable. Al seleccionar un par apropiado de metal 2D / semiconductor 2D, se puede reducir la barrera a casi cero como H-NbS2 / WSe2 para la conducción del agujero.
Señalaron que usar un metal 2D como electrodo también resultaría útil para integrarse en electrónica transparente y flexible porque el metal 2D también es transparente y flexible. También notaron que la unión del metal 2D y el semiconductor 2D es atómicamente plano y puedetener menos defectos, lo que reduciría la dispersión y recombinación de portadores.
El trabajo de Yuanyue Liu, Paul Stradins y Su-Huai Wei, "Unión de semiconductores de metal Van der Waals: la fijación débil del nivel de Fermi permite un ajuste efectivo de la barrera de Schottky", aparece en el nuevo número de Avances científicos .
El trío de investigadores predice que la fase hexagonal del disulfuro de niobio NbS2 es la más prometedora para la inyección de agujeros en un semiconductor 2D, y el grafeno dopado con nitrógeno puede permitir una inyección de electrones eficiente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Energía Renovable . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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