Investigadores alemanes han desarrollado un método innovador basado en una punta de escaneo a nanoescala para estructurar y estudiar nanomateriales semiconductores bidimensionales con la máxima precisión y de forma mínimamente invasiva.
Una alternativa prometedora al silicio
Aunque el silicio es el material semiconductor más utilizado en la industria electrónica, los crecientes requisitos de rendimiento requieren la exploración de nuevos materiales. Los materiales bidimensionales, como el grafeno, están atrayendo especial interés debido a sus propiedades excepcionales y su potencial como componentes ultrafinos para una electrónica eficiente.
Sin embargo, para aprovechar al máximo el potencial de estos materiales, es fundamental desarrollar técnicas adecuadas de estructuración e integración funcional, sin alterar sus propiedades intrínsecas. Este es precisamente el desafío que han asumido los investigadores de la Universidad Técnica de Ilmenau en sus últimos trabajos.
Un enfoque preciso y no invasivo
El método desarrollado por los científicos de Ilmenau se basa en el uso de una punta a nanoescala, cuyo radio es más de 5.000 veces menor que el diámetro de un cabello. Esta punta se guía con extrema precisión sobre la superficie del material, similar a la microscopía de fuerza atómica.
Al aplicar un voltaje entre el material y la punta, esta última emite electrones de baja energía que “bombardear» la superficie de la muestra de manera muy localizada, exactamente donde se debe estructurar el material bidimensional. Los investigadores utilizaron hojuelas de diteluuro de molibdeno (MoTe2), un material bidimensional de algunas capas atómicas de espesor, que oxidaron mediante bombardeo de electrones y moléculas de agua hasta obtener un óxido soluble en agua, y luego lo eliminaron de forma selectiva.
Christoph Reuter, estudiante de doctorado de segunda generación en el grupo de investigación interdisciplinario “3D-NanoFab“, explicar : ” Mediante el movimiento controlado de la punta y la oxidación local asociada, pudimos crear prácticamente cualquier patrón de superficie sin causar ningún otro cambio mensurable en el material bidimensional.. »
Perspectivas prometedoras para la electrónica ecológica
Para demostrar el potencial de su método, los científicos fabricaron un transistor ultrafino a partir de sólo tres capas atómicas de MoTe2. Este logro allana el camino para futuras investigaciones en áreas como la electrónica innovadora, la tecnología de sensores o la conversión de energía.
El profesor Steffen Strehle, portavoz del grupo de investigación y jefe de tecnología de microsistemas de la Universidad Técnica de Ilmenau, subraya: “ Queremos ampliar nuestro método en los próximos años y utilizarlo también para aplicaciones en el campo de la electrónica “verde” y energéticamente eficiente. Los resultados de esta investigación se integrarán directamente en los cursos de la Universidad Técnica de Ilmenau para involucrar a los estudiantes, por ejemplo de las carreras de mecatrónica, ingeniería mecánica y micro y nanotecnología, en una etapa temprana en nuestro trabajo de investigación. »
Este avance científico, resultado de la colaboración entre Christoph Reuter, el profesor Steffen Strehle y el Dr. Gernot Ecke, asistente de investigación en el grupo de nanotecnología, fue publicado recientemente en la prestigiosa revista “Materiales avanzados“.
Reuters C, Ecke G, Strehle S (2024). “Explorando la oxidación superficial y la inestabilidad ambiental de 2H-/1T”-MoTe2 Uso de litografía de sonda de escaneo basada en emisiones de campo”, Materiales avanzados, 36, 2310887 (1-14), https://doi.org/10.1002/adma.202310887
