Man mano che l'elettronica si avvicina alla scala atomica, i ricercatori riescono sempre più a sviluppare atomicamente sottili, materiali virtualmente bidimensionali che potrebbero inaugurare la prossima generazione di computer. Integrando questi materiali per creare i circuiti necessari, però, è rimasta una sfida.

I ricercatori della Northwestern University hanno ora compiuto un passo significativo verso la fabbricazione di complessi dispositivi elettronici su nanoscala. Integrando due materiali atomicamente sottili - bisolfuro di molibdeno e nanotubi di carbonio - hanno creato un diodo a eterogiunzione p-n, un'interfaccia tra due tipi di materiali semiconduttori.

"Il diodo a giunzione p-n è tra i componenti più onnipresenti dell'elettronica moderna, " ha detto Mark Hersam, Bette e Neison Harris Chair in Teaching Excellence presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso la McCormick School of Engineering and Applied Science della Northwestern e direttore del Northwestern University Materials Research Center. "Creando questo dispositivo utilizzando materiali atomicamente sottili, non solo realizziamo i vantaggi dei diodi convenzionali, ma otteniamo anche la capacità di sintonizzare e personalizzare elettronicamente le caratteristiche del dispositivo. Prevediamo che questo lavoro consentirà nuovi tipi di funzionalità elettroniche e potrebbe essere applicato al crescente numero di materiali bidimensionali emergenti".

L'isolamento nell'ultimo decennio di cristalli bidimensionali atomicamente sottili, come il grafene, un reticolo di carbonio dello spessore di un singolo atomo, ha spinto i ricercatori a impilare due o più materiali bidimensionali distinti per creare alte prestazioni, dispositivi elettronici ultrasottili. Sebbene siano stati compiuti notevoli progressi in questa direzione, uno dei componenti elettronici più importanti, il diodo a giunzione p-n, è stato notevolmente assente.

Tra le strutture elettroniche più utilizzate, il diodo a giunzione p-n costituisce la base di una serie di tecnologie, comprese le celle solari, diodi emettitori di luce, fotorilevatori, computer, e laser.

Oltre alla sua nuova funzionalità elettronica, anche il diodo ad eterogiunzione p-n è altamente sensibile alla luce. Questo attributo ha permesso agli autori di fabbricare e dimostrare un fotorilevatore ultraveloce con una risposta della lunghezza d'onda sintonizzabile elettronicamente.

La ricerca, "Diodo p-n a eterogiunzione a nanotubi di carbonio-MoS2 sintonizzabile su gate, " è stato pubblicato il 21 ottobre nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .