I chimici della Brown University hanno trovato un modo per creare nuovi 2-D, nanomateriali semiconduttori simili al grafene che utilizzano un vecchio standby del mondo dei semiconduttori:il silicio.

In un articolo pubblicato sulla rivista nanolettere , i ricercatori descrivono i metodi per realizzare nanonastri e nanopiastre da un composto chiamato tellururo di silicio. I materiali sono puri, semiconduttori di tipo p (portatori di carica positiva) che potrebbero essere utilizzati in una varietà di dispositivi elettronici e ottici. La loro struttura a strati può assorbire litio e magnesio, il che significa che potrebbe anche essere usato per realizzare elettrodi in quei tipi di batterie.

"I composti a base di silicio sono la spina dorsale della moderna elaborazione elettronica, "ha detto Kristie Koski, assistente professore di chimica alla Brown, che ha condotto i lavori. "Il tellururo di silicio è in quella famiglia di composti, e abbiamo mostrato un metodo completamente nuovo per usarlo per creare strati, nanomateriali bidimensionali".

Koski e il suo team hanno sintetizzato i nuovi materiali mediante deposizione di vapore in un forno tubolare. Quando riscaldato nel tubo, silicio e tellurio vaporizzano e reagiscono per formare un composto precursore che viene depositato su un substrato da un gas vettore argon. Il tellururo di silicio cresce quindi dal composto precursore.

Strutture diverse possono essere realizzate variando la temperatura del forno e utilizzando diversi trattamenti del substrato. Modificando il processo, i ricercatori hanno realizzato nanonastri che sono circa 50 a 1, 000 nanometri di larghezza e circa 10 micron di lunghezza. Hanno anche reso le nanopiastre piatte sul substrato e in posizione verticale.

"Vediamo molto i piatti in piedi, " Ha detto Koski. "Sono mezzi esagoni seduti in posizione verticale sul substrato. Assomigliano un po' a un cimitero".

Ciascuna delle diverse forme ha un diverso orientamento della struttura cristallina del materiale. Di conseguenza, hanno tutti proprietà diverse e potrebbero essere utilizzati in diverse applicazioni.

I ricercatori hanno anche dimostrato che il materiale può essere "drogato" attraverso l'uso di diversi substrati. Il doping è un processo attraverso il quale vengono introdotte minuscole impurità per modificare le prosperità elettriche di un materiale. In questo caso, i ricercatori hanno dimostrato che il tellururo di silicio può essere drogato con l'alluminio quando viene coltivato su un substrato di zaffiro. Questo processo potrebbe essere utilizzato, Per esempio, per cambiare il materiale da un semiconduttore di tipo p (uno con portatori di carica positiva) a un tipo n (uno con portatori di carica negativa).

I materiali non sono particolarmente stabili nell'ambiente, Koski dice, ma si rimedia facilmente.

"Quello che possiamo fare è ossidare il tellururo di silicio e poi cuocere via il tellurio, lasciando un rivestimento di ossido di silicio, " ha detto. "Quel rivestimento lo protegge e rimane abbastanza stabile".

Da qui, Koski e il suo team intendono continuare a testare le proprietà elettroniche e ottiche del materiale. Sono incoraggiati da ciò che hanno visto finora.

"Pensiamo che questo sia un buon candidato per portare le proprietà dei materiali 2-D nel regno dell'elettronica, " ha detto Koski.