Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies
Pesquisadores obtêm semicondutor bidimensional com qualidade para inovação em dispositivos optoeletrônicos
quinta-feira, 6 de junho de 2024 11:01
O dissulfeto de tungstênio (WS2) é um semicondutor bidimensional bastante estudado para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos avançados devido às suas propriedades físicas e químicas. Entretanto, produzir grandes áreas desse finíssimo material com a qualidade necessária para essas aplicações ainda é um desafio.
A dopagem do WS2 é essencial para sua aplicação em circuitos integrados contemporâneos, os famosos chips. Dopagem é a incorporação controlada de impurezas em um semicondutor puro de modo a ajustar suas propriedades para torná-lo mais adequado para uma determinada aplicação. O nióbio (Nb) é um dos candidatos investigados para a dopagem do WS2.
Além disso, o uso de sais como catalisadores na síntese do material dopado é um procedimento comum.
Em um artigo científico que acaba de ser publicado na Applied Surface Science, prestigiada revista internacional na área de superfícies, um grupo de pesquisadores da PUC-Rio, CBPF e UERJ deu um passo importante no desenvolvimento de um método para produzir dissulfeto de tungstênio com as características necessárias para uso nas áreas de microeletrônica e fotônica.
Conduzido pelo Prof. Fernando Lázaro Freire Jr., coordenador do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies (INES), o grupo conseguiu sintetizar camadas de dissulfeto de tungstênio dopadas com nióbio com boa cristalinidade e baixa densidade de defeitos, usando uma técnica compatível com os processos atuais de fabricação de dispositivos: a deposição química em fase vapor à pressão atmosférica (APCVD).
O foco do trabalho foi comparar a produção do material usando o sal brometo de potássio (KBr) como catalisador com a produção sem catalisador. Na síntese sem catalisador, os pesquisadores obtiveram camadas de dissulfeto de tungstênio dopado, de 10 micrômetros (µm) de comprimento e cerca de 1 nanômetro (nm) de altura, com baixa densidade de defeitos e livres de aglomerados de impurezas.
Com a utilização do sal, os autores observaram a aceleração da taxa de crescimento, resultando no aumento do tamanho médio dos cristais, mas também da desordem estrutural e de aglomerados de impurezas na superfície das amostras.
Dessa forma, a síntese de WS2 dopado com nióbio por APCVD sem uso de catalisadores se mostrou promissora para o desenvolvimento de novos dispositivos.
Para as descrições completas da síntese e da caracterização do material, acesse o artigo científico pelo link: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.159816
Fonte: Gerência de Comunicação do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies
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