matériaux 2D, constitué d'une seule couche d'atomes, révolutionnent le domaine de l'électronique et de l'optoélectronique. Ils possèdent des propriétés optiques uniques que leurs homologues volumineux n'ont pas, stimuler la création de puissants dispositifs énergétiques (par exemple, fibres optiques ou cellules solaires). De façon intéressante, différents matériaux 2D peuvent être empilés ensemble dans une structure « hétérojonction », pour générer un courant électrique induit par la lumière (ou photocourant). Pour le faire de manière optimale, il est important de trouver le bon équilibre entre les particules chargées (appelées électrons et trous) et l'énergie produite par celles-ci.

Si le traitement chimique de la surface des matériaux ("dopage chimique") peut aider dans une certaine mesure, cette technique n'est pas très efficace dans les matériaux 2D. Une autre solution consiste à contrôler les propriétés de charge en réglant la tension de manière précise, une technique appelée « dopage électrostatique ». Cette technique, cependant, doit être exploré plus avant.

Une équipe de chercheurs de l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk, Corée, dirigé par le professeur Jong-Soo Lee, entrepris de le faire, dans une étude publiée dans Advanced Science. Pour ça, ils ont construit un appareil multifonctionnel, appelé phototransistor, composé d'hétérojonctions 2-D. La stratégie principale de leur conception était l'application sélective du dopage électrostatique à une couche spécifique.

Le professeur Lee explique plus en détail la conception de leur modèle, "Nous avons fabriqué un phototransistor multifonctionnel à hétérojonction 2-D avec un p-WSe latéral 2 /n-WS 2 /n-MoS 2 structure pour identifier comment les photocourants et le bruit ont été créés dans les hétérojonctions. En contrôlant les conditions électrostatiques dans l'une des couches (n-WS 2 ), nous avons pu contrôler la charge qui était transportée vers les deux autres couches. à l'aide d'un système de cartographie à photocourant. Ils pourraient également étudier les charges au regard des conditions qu'ils fixent. Mais la partie la plus intéressante était que lorsque la concentration de charge était optimale, la structure à hétérojonction a montré une photoréactivité plus rapide et plus élevée ainsi qu'une photodétectivité plus élevée !

Ces résultats mettent en lumière l'importance de l'équilibre des charges dans les hétérojonctions, ouvrant potentiellement la voie à des dispositifs optoélectroniques avancés. Le professeur Lee conclut, "Notre étude révèle que même si les densités de charge des matériaux actifs des structures en couches ne sont pas parfaitement adaptées, il est toujours possible de créer un dispositif optoélectronique ayant d'excellentes caractéristiques en ajustant l'équilibre de charge via la tension de grille.