Naarmate elektronica de atomaire schaal nadert, onderzoekers zijn steeds succesvoller in het ontwikkelen van atomair dunne, vrijwel tweedimensionale materialen die de volgende generatie computers zouden kunnen inluiden. Door deze materialen te integreren om de nodige circuits te creëren, echter, is een uitdaging gebleven.

Onderzoekers van de Northwestern University hebben nu een belangrijke stap gezet in de richting van het fabriceren van complexe elektronica op nanoschaal. Door twee atomair dunne materialen te integreren - molybdeendisulfide en koolstofnanobuizen - hebben ze een p-n heterojunctiediode gecreëerd, een interface tussen twee soorten halfgeleidende materialen.

"De pn-junctiediode is een van de meest alomtegenwoordige componenten van moderne elektronica, " zei Mark Hersam, Bette en Neison Harris leerstoel onderwijsexcellentie bij de afdeling materiaalwetenschap en -techniek aan de Northwestern's McCormick School of Engineering and Applied Science en directeur van het Northwestern University Materials Research Center. "Door dit apparaat te maken met atomair dunne materialen, we realiseren niet alleen de voordelen van conventionele diodes, maar realiseren ook de mogelijkheid om de apparaatkenmerken elektronisch af te stemmen en aan te passen. We verwachten dat dit werk nieuwe soorten elektronische functionaliteit mogelijk zal maken en kan worden toegepast op het groeiende aantal opkomende tweedimensionale materialen."

De isolatie in het afgelopen decennium van atomair dunne tweedimensionale kristallen, zoals grafeen, een enkelvoudig atoom dik koolstofrooster - heeft onderzoekers ertoe aangezet om twee of meer verschillende tweedimensionale materialen te stapelen om hoogwaardige, ultradunne elektronische apparaten. Hoewel er in deze richting aanzienlijke vooruitgang is geboekt, een van de belangrijkste elektronische componenten - de pn-junctiediode - is met name afwezig geweest.

Een van de meest gebruikte elektronische structuren, de pn-junctiediode vormt de basis van een aantal technologieën, inclusief zonnecellen, lichtgevende dioden, fotodetectoren, computers, en lasers.

Naast de nieuwe elektronische functionaliteit, de pn heterojunctiediode is ook zeer gevoelig voor licht. Dit attribuut heeft de auteurs in staat gesteld om een ​​ultrasnelle fotodetector te fabriceren en te demonstreren met een elektronisch afstembare golflengterespons.

Het onderzoek, "Gate-afstembare koolstof nanobuis-MoS2 heterojunctie pn-diode, " werd op 21 oktober gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .