“Estudio de la propiedades electrónicas y estructurales en heteroestructuras formadas por MoS2, WSe2 y grafeno mediante DFT”

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Leonardo Flores González

 

Introducción

Una heteroestructura es un cristal compuesto por elementos semiconductores heterogéneos, que se encuentran dispuestos estratificadamente y aproximadamente alineados en una determinada dirección de crecimiento.

El estudio de las heteroestructuras semiconductoras comenzó hace más de 40 años. El trabajo publicado por 1973 Leo Esaki et. al., consiste en el crecimiento cristalino de semiconductores mediante capas sucesivas de material. Por este merito obtuvieron el premio Nobel debido a su contribución al desarrollo de dispositivos electrónicos semiconductores que empleaban el efecto túnel. Dichos dispositivos fueron creados empleando una tecnología de reciente desarrollo: la epitaxia de haces moleculares. La idea publicada por Esaki et. al., fue el crecimiento mediante capas sucesivas de moléculas de longitud de unas decenas de Angstroms de espesor que entran en resonancia al ser aplicada una diferencia de potencial. Esta contribución, es uno de los primeros ejemplos de un fenómeno cuántico a escala macroscópica, y no hubiera sido posible sin el rápido desarrollo de técnicas de crecimiento cristalino controlado que se desarrollaron en los años 60.

Fue hasta principios de 1980 cuando el desarrollo de heteroestructuras comenzó su auge, esto debido al rápido progreso en las tecnologías capaces de producir capas ultra delgadas de diferentes semiconductores. Estas estructuras ahora tienen un impacto profundo en la investigación básica en la física de semiconductores debido a la baja dimensionalidad, así como las propiedades electrónicas de las interfaces que las forman.

El término epitaxia (del griego “epi”, superficie y “taxis”, orden) denota el crecimiento ordenado sobre un cristal de una nueva capa de material. Hoy en día las técnicas experimentales más empleadas son el depósito químico en fase de vapor (Chemical Vapor Deposition CVD, por sus siglas en inglés) y la epitaxia de haces moleculares ( Molecular Beam Epitaxi, MBE, por sus siglas en inglés). Los primeros materiales hechos mediante estas técnicas son arsenurio de galio-aluminio (AlGaAs) y diamante sintético mediante MBE y CVD respectivamente.

Adicionalmente, se ha propuesto el uso de materiales 2D para la fabricación de heteroestructuras. En un estudio Qianwen Wang et. al. predicen que los materiales bidimensionales (2D), serán de gran interés debido a sus propiedades físicas únicas, y proponen que: “son capaces de satisfacer en el futuro la demanda de la industria nano electrónica en cuanto a flexibilidad, adaptabilidad y multifuncionalidad”.

“Estudio de la propiedades electrónicas y estructurales en heteroestructuras formadas por MoS2, WSe2 y grafeno mediante DFT”


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