O grande

Recurso de 6 de março de 2023

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por Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Pesquisadores da Universidade de Kyushu, do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada (AIST) e da Universidade de Osaka, no Japão, introduziram recentemente uma nova estratégia para sintetizar nitreto de boro hexagonal multicamadas (hBN), um material que poderia ser usado para integrar diferentes estruturas 2D. materiais em dispositivos eletrônicos, preservando suas propriedades únicas. A abordagem proposta, descrita em um artigo publicado na Nature Electronics, poderia facilitar a fabricação de novos dispositivos baseados em grafeno de alto desempenho.

“O isolador 2D atomicamente plano hBN é um material chave para a integração de materiais 2D em dispositivos eletrônicos”, disse Hiroki Ago, um dos pesquisadores que realizou o estudo, ao Tech Xplore. "Por exemplo, a maior mobilidade de portadores no grafeno monocamada é alcançada apenas quando ele é imprensado por hBN multicamadas. A supercondutividade observada no grafeno de bicamada torcida também precisa de hBN multicamadas para isolar do ambiente."

Além de seu valor para a fabricação de dispositivos à base de grafeno, o hBN também pode ser usado para integrar dichalcogenetos de metais de transição (TMDs) em dispositivos, alcançando forte fotoluminescência e alta mobilidade de portadores. Também pode ser valioso para a realização de estudos com foco na física moiré.

Apesar dos seus muitos usos possíveis, até agora a síntese de hBN de alta qualidade provou ser um desafio, particularmente em comparação com a síntese de outros materiais 2D. Os hBN produzidos utilizando métodos existentes são geralmente muito finos ou não homogêneos.

"Embora resultados promissores tenham sido alcançados usando a deposição química de vapor (CVD), ela está limitada apenas à monocamada de hBN, mas a monocamada de hBN não é espessa o suficiente para filtrar os efeitos ambientais", disse Ago. "Assim, controlar a espessura do hBN ainda é um desafio devido às interações complexas entre as espécies B e N e o substrato catalítico."

O principal objetivo do recente estudo de Ago e seus colegas foi identificar uma estratégia para produzir hBN com espessura uniforme em diferentes escalas que atendam às necessidades de diferentes dispositivos. A equipe também desejava permitir a integração bem-sucedida do hBN sintetizado com o grafeno, alcançando dispositivos confiáveis ​​e de alto desempenho em escala de wafer.

A estratégia que desenvolveram é baseada em CVD, um processo químico comumente usado para cultivar hBN e outros materiais 2D. Embora este processo tenha sido aplicado em trabalhos anteriores, nem sempre resultou em hBN homogêneo e de boa qualidade.