Un equipo de científicos coreanos sintoniza la brecha de banda de BP para formar un conductor superior, lo que permite que la aplicación se produzca en masa para dispositivos electrónicos y optoelectrónicos.
El equipo de investigación que opera en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang POSTECH, afiliado al Centro de Sistemas Electrónicos Artificiales de Baja Dimensión CALDES del Instituto de Ciencias Básicas IBS, informó una brecha de banda ajustable en BP, modificando efectivamente lamaterial semiconductor en un estado de materia único con dispersión anisotrópica. Este resultado de la investigación potencialmente permite una gran flexibilidad en el diseño y la optimización de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos como paneles solares y láseres de telecomunicaciones.
Para comprender realmente la importancia de los hallazgos del equipo, es fundamental comprender la naturaleza de los materiales bidimensionales 2-D, y para eso hay que volver a 2010 cuando el mundo de los materiales 2-D estaba dominado por unUna simple lámina delgada de carbono, una forma en capas de átomos de carbono construidos para parecerse al panal, llamado grafeno. El grafeno fue anunciado mundialmente como un material maravilloso gracias al trabajo de dos científicos británicos que ganaron el Premio Nobel de Física por su investigación sobre él.
El grafeno es extremadamente delgado y tiene atributos notables. Es más fuerte que el acero pero muchas veces más ligero, más conductor que el cobre y más flexible que el caucho. Todas estas propiedades combinadas lo convierten en un tremendo conductor de calor y electricidad. Una capa libre de defectostambién es impermeable a todos los átomos y moléculas. Esta amalgamación lo convierte en un material terriblemente atractivo para aplicar a los desarrollos científicos en una amplia variedad de campos, como la electrónica, el aeroespacial y el deporte. Sin embargo, a pesar de su deslumbrante promesa, existe una desventaja: el grafeno tienesin banda prohibida
Stepping Stones a un estado único
La brecha de banda de un material es fundamental para determinar su conductividad eléctrica. Imagine dos cruces de ríos, uno con escalones apretados y el otro con grandes espacios entre piedras. El primero es mucho más fácil de atravesar porque un salto entre dos estrechamente- las piedras empaquetadas requieren menos energía. Un espacio entre bandas es muy similar; cuanto más pequeño es el espacio, más eficientemente puede moverse la corriente a través del material y más fuerte es la corriente.
Sin embargo, el grafeno tiene un intervalo de banda de cero en su estado natural, por lo que actúa como un conductor; el potencial de los semiconductores no se puede realizar porque la conductividad no se puede apagar, incluso a bajas temperaturas. Esto obviamente diluye suatractivo como semiconductor, ya que apagar la conductividad es una parte vital de la función de un semiconductor.
Nacimiento de una revolución
El fósforo es el decimoquinto elemento en la tabla periódica y presta su nombre a toda una clase de compuestos. De hecho, podría considerarse un arquetipo de la química misma. El fósforo negro es la forma estable de fósforo blanco y recibe su nombre de su color distintivoAl igual que el grafeno, BP es un semiconductor y también es barato de producir en masa. La gran diferencia entre los dos es la brecha de banda natural de BP, lo que permite que el material encienda y apague su corriente eléctrica. El equipo de investigación probó en algunas capas de BPfosforeno, que es un alótropo de fósforo.
Keun Su Kim, un profesor amable estacionado en POSTECH habla en ráfagas rápidas cuando detalla el experimento: "Transferimos electrones del dopante - potasio - a la superficie del fósforo negro, que confinó los electrones y nos permitió manipularloseste estado. El potasio produce un campo eléctrico fuerte que es lo que necesitamos para ajustar el tamaño del intervalo de banda ".
Este proceso de transferencia de electrones se conoce como dopaje e induce un efecto Stark gigante, que ajusta el intervalo de banda permitiendo que las bandas de valencia y conductivas se acerquen, reduciendo efectivamente el intervalo de banda y alterándolo drásticamente a un valor entre 0.0 ~ 0.6Voltio electrónico eV de su valor intrínseco original de 0.35 eV. El profesor Kim explicó: "El grafeno es un semimetal Dirac. Es más eficiente en su estado natural que el fósforo negro pero es difícil abrir su brecha de banda; por lo tanto, ajustamos la brecha de banda de BPpara parecerse al estado natural del grafeno, un estado único de la materia que es diferente de los semiconductores convencionales ".
El potencial para esta nueva forma mejorada de fósforo negro está más allá de lo que el equipo coreano esperaba, y muy pronto podría aplicarse a varios sectores, incluida la ingeniería, donde los ingenieros eléctricos pueden ajustar la brecha de banda y crear dispositivos con el comportamiento exacto deseadoParece que la revolución 2D ha llegado y está aquí a largo plazo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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