Jonctions de taille nanométrique entre deux types de semi-conducteurs bidimensionnels - par exemple, le diséléniure de molybdène (MoSe2) et le bisulfure de molybdène (MoS2) – pourraient remplacer les jonctions tridimensionnelles plus larges conventionnelles. Masquage des régions à motifs de MoSe2 d'épaisseur nanométrique, suivi d'une exposition au soufre vaporisé au laser, permet aux atomes de soufre (vert) de remplacer uniquement les atomes de sélénium exposés (rouge), créant plusieurs jonctions de 5 nanomètres de large. La cartographie chimique avec spectroscopie Raman (en bas) valide la conversion contrôlée de MoSe2 en MoS2 dans les régions exposées. Crédit :Laboratoire national d'Oak Ridge
Faire plus vite, une électronique plus puissante nécessite des connexions plus petites mais toujours uniformes, ou jonctions, entre différents matériaux. Pour la première fois, les chercheurs ont créé extrêmement petit, Jonctions de 5 nanomètres de large, qui ont été fabriqués selon un modèle spécifique en utilisant deux plans différents, ou plat, semi-conducteurs. Le processus simple pour créer ces jonctions bidimensionnelles impliquait une exposition sélective du semi-conducteur à un matériau vaporisé au laser et pourrait être étendu à d'autres systèmes.
La création contrôlable de jonctions semi-conductrices à motifs dans des matériaux plans minces pourrait permettre à la microélectronique ultrafine de nombreuses applications telles que les smartphones, cellules solaires de nouvelle génération, et éclairage.
Les jonctions de semi-conducteurs bidimensionnels (2D) pourraient permettre le photovoltaïque de nouvelle génération, éclairage, et électronique. Par exemple, l'électronique actuelle repose sur des jonctions de 10 nanomètres de large entre différents semi-conducteurs dans des cristaux tridimensionnels (3D). Des méthodes synthétiques contrôlables sont nécessaires pour créer des jonctions étroites entre différents matériaux 2D. Maintenant, des chercheurs du laboratoire national d'Oak Ridge ont mis au point un processus pour créer ces jonctions entre différents semi-conducteurs 2D selon des motifs arbitraires à l'aide de techniques standard de lithographie par faisceau d'électrons.
Des couches uniques de cristaux de diséléniure de molybdène (MoSe2) de moins d'un nanomètre d'épaisseur ont d'abord été modelées avec un masque d'oxyde de silicium, puis exposées à du soufre vaporisé au laser. Les atomes de soufre ont remplacé les atomes de sélénium dans les régions exposées, convertir sélectivement MoSe2 en bisulfure de molybdène (MoS2). La cartographie chimique avec la spectroscopie Raman a confirmé que la conversion chimique était uniforme. La microscopie électronique à résolution atomique a révélé que les jonctions entre les différents semi-conducteurs n'avaient que 5 nanomètres de large. La création de telles jonctions pointues pourrait faciliter une gamme de dispositifs ultrafins allant de l'électronique grand public flexible aux cellules solaires plus efficaces.
