À seulement un atome d'épaisseur, le disulfure de tungstène permet à l'énergie de s'éteindre et de s'allumer - ce qui est important pour les transistors électroniques à l'échelle nanométrique - mais il absorbe et émet également de la lumière, qui pourraient trouver des applications en optoélectronique, sentir, et électronique flexible. Le logo NYU montre le matériau monocouche émettant de la lumière. Des chercheurs de NYU Tandon ont rapporté avoir réussi à cultiver le matériau monocouche prometteur. Crédit :NYU Tandon
Des chercheurs de la NYU Tandon School of Engineering ont mis au point une méthode de croissance d'un matériau électronique à l'échelle atomique de la plus haute qualité jamais signalée. Dans un article publié en Lettres de physique appliquée , Le professeur adjoint de génie électrique et informatique Davood Shahrjerdi et le doctorant Abdullah Alharbi détaillent une technique de synthèse de grandes feuilles de disulfure de tungstène monocouche haute performance, un matériau synthétique avec une large gamme d'applications électroniques et optoélectroniques.
« Nous avons développé un réacteur personnalisé pour la croissance de ce matériau à l'aide d'une technique de routine appelée dépôt chimique en phase vapeur. Nous avons apporté des modifications subtiles mais essentielles pour améliorer la conception du réacteur et le processus de croissance lui-même, et nous avons été ravis de découvrir que nous pouvions produire le disulfure de tungstène monocouche de la plus haute qualité rapporté dans la littérature, " a déclaré Shahrjerdi. " C'est une étape cruciale pour permettre le type de recherche nécessaire au développement de transistors de nouvelle génération, électronique portable, et même des dispositifs biomédicaux flexibles."
La promesse de matériaux électroniques bidimensionnels a séduit les chercheurs depuis plus d'une décennie, depuis que le premier de ces matériaux, le graphène, a été découvert expérimentalement. Aussi appelés matériaux « monocouches », le graphène et les matériaux bidimensionnels similaires n'ont qu'un atome d'épaisseur, plusieurs centaines de milliers de fois plus mince qu'une feuille de papier. Ces matériaux présentent des avantages majeurs par rapport au silicium, à savoir une flexibilité inégalée, force, et la conductivité, mais développer des applications pratiques pour leur utilisation a été un défi.
Le graphène (une seule couche de carbone) a été exploré pour les commutateurs électroniques (transistors), mais son absence de bande interdite en énergie pose des difficultés pour les applications semi-conductrices. "Vous ne pouvez pas éteindre les transistors au graphène, " a expliqué Shahrjerdi. Contrairement au graphène, le disulfure de tungstène a une bande interdite énergétique importante. Il affiche également de nouvelles propriétés intéressantes :lorsque le nombre de couches atomiques augmente, la bande interdite devient accordable, et à une épaisseur de monocouche, il peut fortement absorber et émettre de la lumière, le rendant idéal pour les applications en optoélectronique, sentir, et électronique flexible.
Les efforts pour développer des applications pour les matériaux monocouches sont souvent entravés par des imperfections dans le matériau lui-même - des impuretés et des troubles structurels qui peuvent compromettre le mouvement des porteurs de charge dans le semi-conducteur (mobilité des porteurs). Shahrjerdi et son étudiant ont réussi à réduire les troubles structurels en omettant les promoteurs de croissance et en utilisant l'azote comme gaz vecteur plutôt qu'un choix plus courant, argon.
Shahrjerdi a noté que des tests complets de leur matériau ont révélé les valeurs les plus élevées enregistrées jusqu'à présent pour la mobilité des porteurs dans le disulfure de tungstène monocouche. "C'est un développement très excitant pour ceux d'entre nous qui font de la recherche dans ce domaine, " il a dit.
