L'optoelettronica rileva o emette luce e viene utilizzata in una varietà di dispositivi in molti settori diversi. Questi dispositivi si sono storicamente basati su transistor sottili, piccoli semiconduttori che controllano il movimento di elettroni e fotoni realizzati in grafene e altri materiali bidimensionali. Tuttavia, il grafene e questi altri materiali spesso presentano problemi con l'apertura del gap di banda e altre carenze che spingono i ricercatori a cercare un'alternativa.
Se trattato con un metodo chiamato trattamento con acido di Lewis, il diseleniuro di palladio è una possibile soluzione per soddisfare le esigenze dei dispositivi optoelettronici.
La ricerca che analizza questo metodo è stata pubblicata in un articolo su Nano Research .
Il Prof. Dr. Mark H. Rümmeli, professore della cattedra ERA presso l'Università Tecnica di Ostrava (VSB-TUO), ha affermato:"Il diseleniuro di palladio presenta proprietà fisiche uniche, tra cui un gap di banda regolabile e prestazioni impressionanti del dispositivo. In particolare, dimostra una lunga durata stabilità a termine nell'aria ambiente senza la necessità di imballaggi aggiuntivi."
Ispirandosi alla fisica dei semiconduttori, i ricercatori hanno considerato come il doping potrebbe alterare il diseleniuro di palladio per migliorarne le prestazioni. Il doping è l'introduzione intenzionale di impurità in un materiale, risultando in tre tipi di materiali:incontaminato, drogato di tipo p e drogato di tipo n. Quando un materiale drogato di tipo p e un materiale drogato di tipo n si toccano, creano una giunzione p-n. Questa giunzione è essenziale per i dispositivi optoelettronici perché è il punto in cui avviene la conversione luce-elettrone ed elettrone-luce.
Per creare diselenuro di palladio drogato di tipo p e di tipo n in modo controllato, i ricercatori hanno utilizzato il trattamento con acido di Lewis. "Il livello controllato di drogaggio può far sì che il diseleniuro di palladio abbia un diverso bandgap energetico, il che arricchisce un kit di strumenti o una libreria di materiali per la selezione e la progettazione della giunzione p-n", ha affermato il dottor Hong Liu, professore presso lo State Key Laboratory of Crystal Materiali presso l'Università di Shandong a Jinan, Cina.
"Il trattamento con acido di Lewis può introdurre la sostituzione degli atomi di palladio (con stagno da cloruro di stagno, un tipo di acido di Lewis) nel diseleniuro di palladio. Abbiamo trovato un'equazione che adatta i dati tra il livello di drogaggio e la concentrazione di acido di Lewis, che può ispirare le persone a manipolare più materiali bidimensionali drogati di tipo p."
Per testare questo metodo, i ricercatori hanno preparato una pellicola integra di diseleniuro di palladio. Il film è stato poi modificato utilizzando il trattamento con acido di Lewis. Dopo il trattamento iniziale con acido di Lewis, la struttura reticolare della pellicola di diseleniuro di palladio è rimasta invariata, ma i picchi emergenti di stagno, palladio e selenio sono stati confermati mediante imaging.
Questi picchi hanno dimostrato che lo stagno potrebbe essere utilizzato come drogante di tipo p. Ulteriori test con diverse concentrazioni di cloruro di stagno hanno mostrato come la tensione di soglia del diseleniuro di palladio possa essere controllata a seconda della concentrazione del cloruro di stagno. Queste linee guida possono essere applicate per il futuro drogaggio del diseleniuro di palladio utilizzando acidi di Lewis. Potrebbe anche fornire un modello su come eseguire test simili su altri materiali semiconduttori.
Guardando al futuro, i ricercatori pianificheranno come scalare la lavorazione di questi materiali bidimensionali. "Dimostreremo le entusiasmanti applicazioni del diseleniuro di palladio drogato di tipo p in diversi componenti elettronici, come transistor ad effetto di campo, fotorivelatori ed emettitori di luce. Intendiamo provare a ottimizzare il metodo di drogaggio dei semiconduttori, che può essere facilmente adottato dal standard industriali e potrebbe essere impiegato nell'industria dei semiconduttori per la produzione di massa nel prossimo futuro."
"Il nostro obiettivo finale è applicare questa tecnica all'elettronica indossabile e flessibile integrando transistor e fotorilevatori a base di diseleniuro di palladio con sensori di deformazione a base polimerica in substrati flessibili, che si traducono in un sistema biomedico intelligente per applicazioni di monitoraggio della sanità umana", ha affermato Il dottor Jinbo Pang, professore di chimica e scienza dei materiali presso l'Università di Jinan a Jinan, in Cina.
Ulteriori informazioni: Jiali Yang et al, Modulazione del drogaggio di tipo p del diseleniuro di palladio di materiale bidimensionale, Nano Research (2023). DOI:10.1007/s12274-023-6196-7
Informazioni sul giornale: Ricerca sulla nanotecnologia
Fornito dalla Tsinghua University Press
