Alors que l'électronique approche de l'échelle atomique, les chercheurs réussissent de plus en plus à développer des des matériaux pratiquement bidimensionnels qui pourraient inaugurer la prochaine génération d'informatique. Intégrer ces matériaux pour créer les circuits nécessaires, cependant, est resté un défi.

Les chercheurs de la Northwestern University ont maintenant franchi une étape importante vers la fabrication de composants électroniques complexes à l'échelle nanométrique. En intégrant deux matériaux atomiquement minces - le bisulfure de molybdène et les nanotubes de carbone - ils ont créé une diode à hétérojonction p-n, une interface entre deux types de matériaux semi-conducteurs.

"La diode à jonction p-n est l'un des composants les plus omniprésents de l'électronique moderne, " a déclaré Mark Hersam, Bette et Neison Harris titulaire de la chaire d'excellence en enseignement au département de science et d'ingénierie des matériaux de la McCormick School of Engineering and Applied Science de Northwestern et directeur du Northwestern University Materials Research Center. "En créant cet appareil en utilisant des matériaux atomiquement minces, nous réalisons non seulement les avantages des diodes conventionnelles, mais également la possibilité de régler et de personnaliser électroniquement les caractéristiques de l'appareil. Nous prévoyons que ces travaux permettront de nouveaux types de fonctionnalités électroniques et pourraient être appliqués au nombre croissant de matériaux bidimensionnels émergents. »

L'isolement au cours de la dernière décennie de cristaux bidimensionnels atomiquement minces, tels que le graphène, un réseau de carbone d'un seul atome d'épaisseur - a incité les chercheurs à empiler deux ou plusieurs matériaux bidimensionnels distincts pour créer des performances élevées, appareils électroniques ultrafins. Bien que des progrès importants aient été accomplis dans cette direction, l'un des composants électroniques les plus importants - la diode à jonction p-n - a été notablement absent.

Parmi les structures électroniques les plus utilisées, la diode à jonction p-n est à la base de plusieurs technologies, y compris les cellules solaires, diodes électroluminescentes, photodétecteurs, des ordinateurs, et lasers.

En plus de sa nouvelle fonctionnalité électronique, la diode à hétérojonction p-n est également très sensible à la lumière. Cet attribut a permis aux auteurs de fabriquer et de démontrer un photodétecteur ultrarapide avec une réponse en longueur d'onde réglable électroniquement.

La recherche, "Gate-Tunable Carbon Nanotube-MoS2 Hétérojonction Diode p-n, " a été publié le 21 octobre dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .