Il professor Jong-Soo Lee (a destra) con Min-Hye Jeong (a sinistra), uno studente del programma integrato di Master &Dottorato, accanto ai loro dispositivi di osservazione per l'esperimento Credit:DGIST
materiali 2-D, costituito da un unico strato di atomi, stanno rivoluzionando il campo dell'elettronica e dell'optoelettronica. Possiedono proprietà ottiche uniche che le loro controparti ingombranti non hanno, stimolando la creazione di potenti dispositivi energetici (ad esempio, fibre ottiche o celle solari). interessante, diversi materiali 2D possono essere impilati insieme in una struttura "eterogiunzione", generare corrente elettrica (o fotocorrente) indotta dalla luce. Per farlo in maniera ottimale, è importante trovare il giusto equilibrio tra le particelle cariche (chiamate elettroni e lacune) e l'energia da esse prodotta.
Mentre il trattamento chimico della superficie dei materiali ("doping chimico") può aiutare in una certa misura, questa tecnica non è molto efficiente nei materiali 2-D. Un'altra soluzione è controllare le proprietà di carica regolando la tensione in modo preciso, una tecnica chiamata "doping elettrostatico". Questa tecnica, però, ha bisogno di essere esplorato ulteriormente.
Un team di ricercatori del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, Corea, guidato dal professor Jong-Soo Lee, deciso di fare questo, in uno studio pubblicato su Advanced Science. Per questo, hanno costruito un dispositivo multifunzionale, chiamato fototransistor, composto da eterogiunzioni 2-D. La strategia principale nella loro progettazione è stata l'applicazione selettiva del drogaggio elettrostatico a uno strato specifico.
Il prof. Lee spiega ulteriormente il design del loro modello, "Abbiamo fabbricato un fototransistor eterogiunzione 2-D multifunzionale con un p-WSe laterale 2 /n-WS 2 /n-MoS 2 struttura per identificare come le fotocorrenti e il rumore sono stati creati nelle eterogiunzioni. Controllando le condizioni elettrostatiche in uno degli strati (n-WS 2 ), siamo stati in grado di controllare la carica che è stata trasportata agli altri due strati." Il fatto che i ricercatori potessero controllare il bilanciamento della carica ha permesso loro di osservare l'origine della fotocorrente e della corrente di rumore indesiderata, utilizzando un sistema di mappatura fotocorrente. Potrebbero anche studiare le accuse in relazione alle condizioni che stabiliscono. Ma la parte più interessante era che quando la concentrazione di carica era ottimale, la struttura dell'eterogiunzione ha mostrato una fotoresponsività più rapida e più elevata, nonché una maggiore fotorivelazione!
Le strutture di eterogiunzione che utilizzano materiali 2D mostrano un immenso potenziale nella costruzione di dispositivi optoelettronici avanzati, ma per usarli in maniera ottimale, comprendere le loro proprietà di carica è fondamentale. Credito:Shutterstock
Questi risultati fanno luce sull'importanza del bilancio di carica nelle eterogiunzioni, potenzialmente aprendo la strada a dispositivi optoelettronici avanzati. Il professor Lee conclude, "Il nostro studio rivela che anche se le densità di carica dei materiali attivi delle strutture stratificate non sono perfettamente abbinate, è ancora possibile creare un dispositivo optoelettronico con caratteristiche eccellenti sintonizzando il bilanciamento di carica attraverso la tensione di gate."
