Los científicos han desarrollado con éxito un nuevo tipo de semiconductor de película cristalina ultradelgada que permite que los electrones se muevan siete veces más rápido que en los semiconductores convencionales, y podría tener enormes implicaciones para los dispositivos electrónicos.
En un estudio publicado el 1 de julio en la revista Materiales hoy físicaLos físicos han logrado crear una película extremadamente delgada de un material cristalino llamada tetraedro trigonal.
La película, que tiene sólo 100 nanómetros de ancho, o aproximadamente una milésima parte del grosor de un cabello humano, se crea mediante un proceso llamado… Propagación del haz molecularEste proceso implica controlar con precisión haces de moléculas para construir materia átomo por átomo. Este proceso permite construir materiales con defectos o defectos mínimos, lo que permite una mayor movilidad de los electrones, que es una medida de la facilidad con la que los electrones se mueven a través de un material bajo la influencia de un campo eléctrico.
Cuando los científicos aplicaron una corriente eléctrica a la película, registraron electrones moviéndose a velocidades récord de 10.000 centímetros cuadrados por voltio segundo (cm^2/voltio segundo). En comparación, los electrones normalmente se mueven a una velocidad de aproximadamente 1400 cm^2/V seg. En semiconductores de silicio estándary notablemente más lento En alambre de cobre tradicional.
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Esta alta movilidad de los electrones conduce a una mejor conductividad eléctrica. Esto, a su vez, allana el camino para dispositivos electrónicos más eficientes y potentes que emiten menos calor y consumen menos energía.
Los investigadores compararon las propiedades de la película con una «autopista sin tráfico», y dijeron que dichos materiales «serán esenciales para dispositivos electrónicos más eficientes y sostenibles que puedan realizar más trabajo utilizando menos energía». Las aplicaciones potenciales incluyen dispositivos termoeléctricos portátiles que convierten el calor residual en electricidad y dispositivos espintrónicos, que utilizan el espín de los electrones en lugar de cargarse para procesar información, dijeron los científicos.
«Antes, lo que la gente lograba en términos del movimiento de electrones en estos sistemas era como el tráfico en una carretera en construcción: estás atrapado, no puedes conducir, hay polvo, es caótico». Jagadish ModiraEl físico del MIT V. dijo un permiso«Con este material recientemente mejorado, es como conducir por Mass Pike sin tráfico».
Los científicos midieron el movimiento de los electrones en el material colocando la película cristalina en un ambiente extremadamente frío bajo un campo magnético. Luego le hicieron pasar una corriente eléctrica y lo midieron. Oscilaciones cuánticasque ocurre cuando la resistencia eléctrica fluctúa en respuesta a un campo magnético.
Incluso defectos menores en el material pueden afectar la movilidad electrónica al impedir el movimiento de los electrones. Por tanto, los científicos esperan que mejorar el proceso de creación de películas conduzca a mejores resultados.
«Esto demuestra que es posible dar un gran paso adelante cuando controlamos adecuadamente estos sistemas complejos», dijo Modera. «Esto nos dice que estamos en la dirección correcta y que tenemos el sistema adecuado para avanzar». Continuar mejorando este material en películas mucho más delgadas y uniones por proximidad para su uso en la espintrónica del futuro y dispositivos termoeléctricos portátiles.
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