Materiales semiconductores bidimensionales

La electrónica del futuro es impensable sin materiales semiconductores bidimensionales. Son la esperanza de componentes electrónicos potentes y energéticamente eficientes. Al mismo tiempo, sin embargo, las propiedades únicas de los materiales bidimensionales dificultan doparlos con átomos extraños. Este paso es necesario para ajustar con precisión la conductividad eléctrica y convertir el material en un semiconductor de tipo p o n.

¿Qué son los materiales semiconductores bidimensionales?

Los materiales semiconductores bidimensionales son capas ultrafinas de material semiconductor que tienen solo una o dos dimensiones de longitud y ancho. Su espesor es mucho menor que su longitud y ancho. Estos materiales tienen propiedades únicas debido a su geometría ultrafina y a sus características electrónicas y ópticas.

Los semiconductores convencionales, como los que se encuentran en las computadoras domésticas, los teléfonos móviles o las computadoras industriales de hoy en día, se basan en el silicio.

La tecnología detrás de esto ha sido bien investigada, los procesos de producción están optimizados. Sin embargo, para satisfacer la creciente sed de rendimiento de la electrónica moderna, el silicio está llegando a sus límites. Se necesitan alternativas. Estas vienen en forma de materiales bidimensionales ultrafinos.

Propiedades únicas de los materiales semiconductores bidimensionales:

Debido a su geometría ultrafina, los materiales semiconductores bidimensionales tienen propiedades únicas que los diferencian de otros materiales semiconductores.

Estas propiedades incluyen una mayor conductividad eléctrica y óptica, una mayor sensibilidad a la luz y una mayor capacidad de respuesta a los cambios en el ambiente.

Las propiedades de estos semiconductores se pueden controlar de una manera fascinante: las capas atómicamente delgadas se pueden apilar unas sobre otras como piezas de Lego.

Sin embargo, hay otro truco importante: mientras que los ladrillos de Lego solo se pueden apilar rectos o rotar 90 grados, el ángulo de rotación se puede establecer a voluntad en la construcción de las estructuras de semiconductores, y es precisamente este ángulo de rotación el que tiene importancia. Existe un gran interés por la producción de nuevos tipos de células solares.

Ejemplos de materiales semiconductores bidimensionales

Algunos ejemplos de estos materiales incluyen grafeno, siliceno, hexagonal boron nitride (h-BN) y tungsteno disulfuro (WS2).

Aplicaciones de los materiales semiconductores bidimensionales: Los materiales semiconductores bidimensionales tienen una amplia gama de aplicaciones en campos como la electrónica, la optoelectrónica y la ciencia de materiales.

Por ejemplo, el grafeno se ha utilizado en la fabricación de dispositivos de pantalla plegable y de sensores de humedad y temperatura.

Métodos de producción de materiales semiconductores bidimensionales

Hay varias formas de producir materiales semiconductores bidimensionales, como el corte de capas de materiales semiconductores tridimensionales, la síntesis química y la deposición de vapor.

Desafíos en el desarrollo de materiales semiconductores bidimensionales: aunque los materiales semiconductores bidimensionales tienen mucho potencial, todavía existen desafíos en su desarrollo y uso en aplicaciones prácticas.

Estos desafíos incluyen la producción de materiales de alta calidad en grandes cantidades y la integración de estos materiales en dispositivos electrónicos.

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Investigación futura en materiales semiconductores bidimensionales

La investigación en materiales semiconductores bidimensionales es un campo en rápido desarrollo y hay muchas áreas de investigación prometedoras en el horizonte.

Algunas de las áreas de investigación futura incluyen la mejora de la producción y la integración de estos materiales en dispositivos, así como el estudio de sus propiedades únicas y su potencial en aplicaciones como la energía solar y la medicina.

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Rendimiento extremadamente mejorado de los semiconductores 2D

Investigadores de Corea han logrado desarrollar semiconductores bidimensionales cuyo rendimiento es significativamente superior al de los modelos convencionales. Esto podría llevar a las tecnologías y sistemas de inteligencia artificial un gran paso adelante.

Los semiconductores son un componente esencial de los procesadores. Mejorarlos también hace avanzar significativamente los sistemas con IA.

Son pequeños y, sin embargo, extremadamente importantes

los semiconductores se pueden encontrar en numerosos objetos conocidos, como diodos emisores de luz, por ejemplo, OLED, células solares, vehículos, máquinas de café y teléfonos inteligentes.

Están integrados en microchips, en las unidades de control que regulan el comportamiento de conducción y frenado en los automóviles, así como las bolsas de aire y los sistemas de asistencia.

También se utilizan en la conducción autónoma. En este caso, los sistemas incluso tienen que funcionar de forma similar a un cerebro humano y procesar una gran cantidad de datos de forma lógica.