La bibliothèque de matériaux en couches bidimensionnels (2D) ne cesse de croître, des matériaux 2D de base aux chalcogénures métalliques. Contrairement à leurs homologues en vrac, les matériaux en couches 2D possèdent de nouvelles fonctionnalités qui offrent un grand potentiel dans les dispositifs électroniques et optoélectroniques de nouvelle génération.

L'ingénierie du dopage est un moyen important et efficace de contrôler les propriétés particulières des matériaux 2D pour l'application dans les circuits logiques, les capteurs et les dispositifs optoélectroniques. Cependant, des produits chimiques supplémentaires doivent être utilisés pendant le processus de dopage, ce qui peut contaminer les matériaux. Les techniques ne sont possibles qu'à des étapes spécifiques de la synthèse des matériaux ou de la fabrication du dispositif.

Dans un nouvel article publié dans eLight , une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Han Zhang de l'Université de Shenzhen et le professeur Paras N Prasad de l'Université de Buffalo a étudié la mise en œuvre du dopage par transmutation neutronique pour manipuler le transfert d'électrons. Leur article, intitulé a démontré le changement pour la première fois.

Le dopage par transmutation neutronique (NTD) est une méthode de dopage par substitution contrôlable in situ qui utilise les réactions nucléaires des neutrons thermiques avec les noyaux des atomes dans les semi-conducteurs. Il offre une nouvelle façon de doper intentionnellement des matériaux 2D sans réactifs supplémentaires. Le NTD peut être introduit à n'importe quelle étape de la fabrication de dispositifs à base de matériaux 2D, ou même utilisé après la fabrication.

NTD a été développé avec succès en 1975 pour les semi-conducteurs massifs comme le Si, le phosphure de gallium (GaP) et le phosphure d'indium (InP). En 1991, les donneurs peu profonds liés à l'étain (Sn) ont pu être introduits uniformément dans le cristal de séléniure d'indium (InSe) en vrac par NTD. L'amélioration supplémentaire des performances des photodétecteurs à base d'InSe en couches 2D est limitée par la faible densité de porteurs de l'InSe dopé. Il serait fascinant que les performances des photodétecteurs à base d'InSe en couches 2D puissent être manipulées et optimisées via la méthode "propre" de NTD.

L'équipe de recherche a réalisé pour la première fois le dopage d'InSe en couches 2D via NTD. Ils ont réussi à réduire la bande interdite et à augmenter la mobilité électronique de l'InSe en couches dopé au SN, reflétant une amélioration significative. Ils ont augmenté la mobilité des électrons par effet de champ de 1,92 cm ² V ^-1 s ^-1 à 195 cm ² V ^-1 s ^-1 . Dans le même temps, la sensibilité du photodétecteur s'est améliorée d'environ cinquante fois pour atteindre 397 A/W.

L'équipe de recherche pense que NTD est extrêmement prometteur pour l'avenir de la recherche sur les matériaux. Cela devrait permettre de nouvelles opportunités significatives dans les technologies basées sur les matériaux. Dans le cadre de la méthode NTD, les dopants peuvent être strictement contrôlés et introduits à tout moment, ce qui améliorera l'efficacité. En dopant au niveau atomique, les chercheurs et les industries peuvent s'assurer que les dopants sont placés exactement au bon endroit et connaître l'impact précis du dopant à cet endroit. Enfin, NTD pourrait être utilisé pour protéger les personnes, en particulier lors de la détection de gaz ou d'autres problèmes biologiques. + Explorer plus loin

Photodétecteurs sensibles à la polarisation hautes performances sur semi-conducteur 2D