Los investigadores descubrieron que los cristales de sulfuro de zinc eran frágiles bajo condiciones normales de iluminación a temperatura ambiente, pero muy plásticos cuando se deformaban en la oscuridad completa. La deformación de los cristales de sulfuro de zinc en la oscuridad también redujo su brecha de banda, que controla la conductividad eléctrica. Los hallazgos del equipo mostraronLas propiedades mecánicas y electrónicas de los semiconductores inorgánicos son sensibles a la luz, revelando una posible ruta para diseñar el rendimiento de los semiconductores inorgánicos, que son importantes en la electrónica.
Los semiconductores inorgánicos como el silicio son indispensables en la electrónica moderna porque poseen una conductividad eléctrica ajustable entre la de un metal y la de un aislante. La conductividad eléctrica de un semiconductor está controlada por su banda prohibida, que es la diferencia de energía entre su valenciay bandas de conducción; una brecha de banda estrecha da como resultado una mayor conductividad porque es más fácil para un electrón moverse de la valencia a la banda de conducción. Sin embargo, los semiconductores inorgánicos son frágiles, lo que puede conducir a fallas del dispositivo y limita su rango de aplicación, particularmente enelectrónica flexible.
Un grupo de la Universidad de Nagoya descubrió recientemente que un semiconductor inorgánico se comportaba de manera diferente en la oscuridad en comparación con la luz. Descubrieron que los cristales de sulfuro de zinc ZnS, un semiconductor inorgánico representativo, eran frágiles cuando se exponían a la luz pero flexibles cuando se manteníanen la oscuridad a temperatura ambiente. Los hallazgos fueron publicados en ciencia .
"La influencia de la oscuridad completa en las propiedades mecánicas de los semiconductores inorgánicos no se había investigado previamente", dice el coautor del estudio, Atsutomo Nakamura. "Encontramos que los cristales de ZnS en la oscuridad completa mostraban una plasticidad mucho mayor que los expuestos a la luz".
Los cristales de ZnS en la oscuridad se deformaron plásticamente sin fracturarse hasta una gran tensión del 45%. El equipo atribuyó la mayor plasticidad de los cristales de ZnS en la oscuridad a la alta movilidad de las dislocaciones en la oscuridad completa. Las dislocaciones son un tipo de defecto encontradoen cristales y se sabe que influyen en las propiedades de los cristales. Bajo la exposición a la luz, los cristales de ZnS eran frágiles porque su mecanismo de deformación era diferente al de la oscuridad.
La gran plasticidad de los cristales de ZnS en la oscuridad estuvo acompañada por una disminución considerable en el intervalo de banda de los cristales deformados. Por lo tanto, el intervalo de banda de los cristales de ZnS y, a su vez, su conductividad eléctrica puede controlarse por deformación mecánica en la oscuridadEl equipo propuso que la brecha de banda disminuida de los cristales deformados fue causada por la deformación que introdujo dislocaciones en los cristales, lo que cambió su estructura de banda.
"Este estudio revela la sensibilidad de las propiedades mecánicas de los semiconductores inorgánicos a la luz", dice el coautor Katsuyuki Matsunaga. "Nuestros hallazgos pueden permitir el desarrollo de tecnología para diseñar cristales mediante exposición controlada a la luz".
Los resultados de los investigadores sugieren que la fuerza, la fragilidad y la conductividad de los semiconductores inorgánicos pueden estar reguladas por la exposición a la luz, lo que abre una vía interesante para optimizar el rendimiento de los semiconductores inorgánicos en la electrónica.
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Materiales proporcionado por Universidad de Nagoya . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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