Para reducir aún más los dispositivos electrónicos y reducir el consumo de energía, la industria de semiconductores está interesada en usar materiales 2D, pero los fabricantes necesitan un método rápido y preciso para detectar defectos en estos materiales para determinar si el material es adecuado para la fabricación del dispositivo. Ahora unEl equipo de investigadores ha desarrollado una técnica para caracterizar de manera rápida y sensible los defectos en materiales 2D.
Los materiales bidimensionales son atómicamente delgados, el más conocido es el grafeno, una capa de átomos de carbono de un solo átomo de espesor.
"La gente ha luchado para hacer estos materiales 2D sin defectos", dijo Mauricio Terrones, profesor de física Verne M. Willaman, Penn State. "Ese es el objetivo final. Queremos tener un material 2D en una oblea de cuatro pulgadas conal menos un número aceptable de defectos, pero desea evaluarlo de manera rápida "
La solución de los investigadores, que representan a Penn State, Northeastern University, Rice University y Universidade Federal de Minas Gerais en Brasil, es usar luz láser combinada con una segunda generación de armónicos, un fenómeno en el que la frecuencia de la luz brillabael material refleja al doble de la frecuencia original. Agregan imágenes de campo oscuro, una técnica en la que se filtra la luz extraña para que brillen los defectos. Según los investigadores, esta es la primera instancia en la que se utilizó la imagen de campo oscuro, yproporciona tres veces el brillo del método de imagen de campo brillante estándar, lo que permite ver tipos de defectos previamente invisibles.
"La localización e identificación de defectos con la generación de segundo armónico de campo claro comúnmente utilizada es limitada debido a los efectos de interferencia entre diferentes granos de materiales 2D", dijo Leandro Mallard, autor principal de un artículo reciente en Nano letras y profesor de la Universidad Federal de Minas Gerais. "En este trabajo hemos demostrado que mediante el uso de SHG de campo oscuro eliminamos los efectos de interferencia y revelamos los límites de grano y los bordes de los materiales 2D semiconductores. Una técnica tan novedosa tiene buenaresolución espacial y puede obtener imágenes de grandes áreas que podrían usarse para monitorear la calidad del material producido en escalas industriales "
Vincent H. Crespi, Profesor Distinguido de Física, Ciencia e Ingeniería de Materiales, y Química, Penn State, agregó: "Los cristales están hechos de átomos, por lo que los defectos dentro de los cristales, donde los átomos están fuera de lugar, también son atómicosTalla.
"Por lo general, se necesitan sondas experimentales potentes, costosas y lentas que hacen microscopía utilizando haces de electrones para discernir detalles tan finos en un material", dijo Crespi. "Aquí, utilizamos un método óptico rápido y accesible que extrae solo elseñal que se origina en el defecto en sí mismo para descubrir de manera rápida y confiable cómo los materiales 2D se unen a partir de granos orientados de diferentes maneras ".
Otro coautor comparó la técnica con la búsqueda de un cero en particular en una página llena de ceros.
"En el campo oscuro, todos los ceros se vuelven invisibles para que solo se destaque el cero defectuoso", dijo Yuanxi Wang, profesor asistente de investigación en el Instituto de Investigación de Materiales de Penn State.
La industria de los semiconductores quiere tener la capacidad de verificar defectos en la línea de producción, pero los materiales 2D probablemente se usarán en sensores antes de que se usen en electrónica, según Terrones. Debido a que los materiales 2D son flexibles y se pueden incorporar enespacios pequeños, son buenos candidatos para múltiples sensores en un reloj inteligente o teléfono inteligente y la miríada de otros lugares donde se requieren sensores pequeños y flexibles.
"El siguiente paso sería una mejora de la configuración experimental para mapear defectos de dimensión cero, por ejemplo, vacantes atómicas, y también extenderlo a otros materiales 2D que albergan diferentes propiedades electrónicas y estructurales", dijo el autor principal Bruno Carvalho,un ex erudito visitante en el grupo de Terrones,
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por Walt Mills. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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