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![](\"https:\/\/news.mit.edu\/sites\/default\/files\/styles\/news_article__cover_image__original\/public\/images\/202312\/MIT-Adhesive-Matrix-01-press.jpg?itok=KSCqyMky\")
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Los materiales bidimensionales, que tienen s\u00f3lo unos pocos \u00e1tomos de espesor, pueden exhibir algunas propiedades incre\u00edbles, como la capacidad de transportar carga el\u00e9ctrica de manera extremadamente eficiente, lo que podr\u00eda aumentar el rendimiento de los dispositivos electr\u00f3nicos de pr\u00f3xima generaci\u00f3n.<\/p>\n
Pero integrar materiales 2D en dispositivos y sistemas como chips de computadora es muy dif\u00edcil. Estas estructuras ultrafinas pueden da\u00f1arse con t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n convencionales, que a menudo dependen del uso de productos qu\u00edmicos, altas temperaturas o procesos destructivos como el grabado.<\/p>\n
Para superar este desaf\u00edo, investigadores del MIT y de otros lugares han desarrollado una nueva t\u00e9cnica para integrar materiales 2D en dispositivos en un solo paso manteniendo las superficies de los materiales y las interfaces resultantes impecables y libres de defectos.<\/p>\n
Su m\u00e9todo se basa en la ingenier\u00eda de fuerzas superficiales disponibles a nanoescala para permitir que el material 2D se apile f\u00edsicamente en otras capas de dispositivos predise\u00f1ados. Como el material 2D no sufre da\u00f1os, los investigadores pueden aprovechar al m\u00e1ximo sus propiedades \u00f3pticas y el\u00e9ctricas \u00fanicas.<\/p>\n
Utilizaron este enfoque para fabricar conjuntos de transistores 2D que lograron nuevas funcionalidades en comparaci\u00f3n con los dispositivos producidos mediante t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n convencionales. Su m\u00e9todo, que es lo suficientemente vers\u00e1til como para usarse con muchos materiales, podr\u00eda tener diversas aplicaciones en inform\u00e1tica de alto rendimiento, detecci\u00f3n y electr\u00f3nica flexible.<\/p>\n
Lo fundamental para desbloquear estas nuevas funcionalidades es la capacidad de formar interfaces limpias, mantenidas unidas por fuerzas especiales que existen entre toda la materia, llamadas fuerzas de van der Waals.<\/p>\n
Sin embargo, la integraci\u00f3n de materiales de Van der Waals en dispositivos completamente funcionales no siempre es f\u00e1cil, dice Farnaz Niroui, profesor asistente de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica e inform\u00e1tica (EECS), miembro del Laboratorio de Investigaci\u00f3n de Electr\u00f3nica (RLE) y autor principal de a Nuevo art\u00edculo que describe el trabajo.<\/a>.<\/p>\n \"La integraci\u00f3n de Van der Waals tiene un l\u00edmite fundamental\", explica. \u201cDado que estas fuerzas dependen de las propiedades intr\u00ednsecas de los materiales, no pueden ajustarse f\u00e1cilmente. Como resultado, hay algunos materiales que no se pueden integrar directamente entre s\u00ed utilizando \u00fanicamente sus interacciones de Van der Waals. Hemos ideado una plataforma para abordar este l\u00edmite y ayudar a que la integraci\u00f3n de Van der Waals sea m\u00e1s vers\u00e1til, para promover el desarrollo de dispositivos basados \u200b\u200ben materiales 2D con funcionalidades nuevas y mejoradas\u201d.<\/p>\n Niroui escribi\u00f3 el art\u00edculo con el autor principal Peter Satterthwaite, un estudiante de posgrado en ingenier\u00eda el\u00e9ctrica e inform\u00e1tica; Jing Kong, profesor de EECS y miembro de RLE; y otros en el MIT, la Universidad de Boston, la Universidad Nacional Tsing Hua de Taiw\u00e1n, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda de Taiw\u00e1n y la Universidad Nacional Cheng Kung de Taiw\u00e1n. La investigaci\u00f3n es publicado hoy en Electr\u00f3nica de la naturaleza<\/em><\/a>. <\/p>\n Atracci\u00f3n ventajosa<\/strong><\/p>\n Crear sistemas complejos, como un chip de computadora, con t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n convencionales puede resultar complicado. Por lo general, un material r\u00edgido como el silicio se cincela hasta la nanoescala y luego se interconecta con otros componentes como electrodos met\u00e1licos y capas aislantes para formar un dispositivo activo. Este tipo de procesamiento puede causar da\u00f1os a los materiales.<\/p>\n Recientemente, los investigadores se han centrado en construir dispositivos y sistemas de abajo hacia arriba, utilizando materiales 2D y un proceso que requiere apilamiento f\u00edsico secuencial. En este enfoque, en lugar de utilizar pegamentos qu\u00edmicos o altas temperaturas para unir un material 2D fr\u00e1gil a una superficie convencional como el silicio, los investigadores aprovechan las fuerzas de Van der Waals para integrar f\u00edsicamente una capa de material 2D en un dispositivo.<\/p>\n Las fuerzas de Van der Waals son fuerzas naturales de atracci\u00f3n que existen entre toda la materia. Por ejemplo, las patas de un gecko pueden pegarse temporalmente a la pared debido a las fuerzas de Van der Waals. Aunque todos los materiales exhiben una interacci\u00f3n de Van der Waals, dependiendo del material, las fuerzas no siempre son lo suficientemente fuertes como para mantenerlos unidos. Por ejemplo, un popular material semiconductor 2D conocido como disulfuro de molibdeno se adherir\u00e1 al oro, un metal, pero no se transferir\u00e1 directamente a aislantes como el di\u00f3xido de silicio con solo entrar en contacto f\u00edsico con esa superficie.<\/p>\n Sin embargo, las heteroestructuras creadas mediante la integraci\u00f3n de capas semiconductoras y aislantes son componentes clave de un dispositivo electr\u00f3nico. Anteriormente, esta integraci\u00f3n se permit\u00eda uniendo el material 2D a una capa intermedia como el oro, luego usando esta capa intermedia para transferir el material 2D al aislante, antes de retirar la capa intermedia usando productos qu\u00edmicos o altas temperaturas.<\/p>\n En lugar de utilizar esta capa de sacrificio, los investigadores del MIT incorporan el aislante de baja adherencia en una matriz de alta adherencia. Esta matriz adhesiva es lo que hace que el material 2D se adhiera a la superficie incrustada de baja adherencia, proporcionando las fuerzas necesarias para crear una interfaz de Van der Waals entre el material 2D y el aislante.<\/p>\n haciendo la matriz<\/strong><\/p>\n Para fabricar dispositivos electr\u00f3nicos, forman una superficie h\u00edbrida de metales y aislantes sobre un sustrato portador. Luego, esta superficie se despega y se voltea para revelar una superficie superior completamente lisa que contiene los componentes b\u00e1sicos del dispositivo deseado.<\/p>\n Esta suavidad es importante, ya que los espacios entre la superficie y el material 2D pueden obstaculizar las interacciones de Van der Waals. Luego, los investigadores preparan el material 2D por separado, en un ambiente completamente limpio, y lo ponen en contacto directo con la pila de dispositivos preparada.<\/p>\n \u201cUna vez que la superficie h\u00edbrida entra en contacto con la capa 2D, sin necesidad de altas temperaturas, disolventes o capas de sacrificio, puede recoger la capa 2D e integrarla con la superficie. De esta manera, permitimos una integraci\u00f3n de Van der Waals que tradicionalmente estar\u00eda prohibida, pero que ahora es posible y permite la formaci\u00f3n de dispositivos completamente funcionales en un solo paso\u201d, explica Satterthwaite.<\/p>\n Este proceso de un solo paso mantiene la interfaz del material 2D completamente limpia, lo que permite que el material alcance sus l\u00edmites fundamentales de rendimiento sin verse frenado por defectos o contaminaci\u00f3n.<\/p>\n Y como las superficies tambi\u00e9n permanecen impecables, los investigadores pueden dise\u00f1ar la superficie del material 2D para formar caracter\u00edsticas o conexiones con otros componentes. Por ejemplo, utilizaron esta t\u00e9cnica para crear transistores tipo p, que generalmente son dif\u00edciles de fabricar con materiales 2D. Sus transistores han mejorado con respecto a estudios anteriores y pueden proporcionar una plataforma para estudiar y lograr el rendimiento necesario para la electr\u00f3nica pr\u00e1ctica.<\/p>\n Su enfoque se puede realizar a escala para crear conjuntos m\u00e1s grandes de dispositivos. La t\u00e9cnica de la matriz adhesiva tambi\u00e9n se puede utilizar con una variedad de materiales e incluso con otras fuerzas para mejorar la versatilidad de esta plataforma. Por ejemplo, los investigadores integraron grafeno en un dispositivo, formando las interfaces de van der Waals deseadas utilizando una matriz hecha con un pol\u00edmero. En este caso, la adhesi\u00f3n se basa en interacciones qu\u00edmicas y no \u00fanicamente en fuerzas de Van der Waals.<\/p>\n En el futuro, los investigadores quieren aprovechar esta plataforma para permitir la integraci\u00f3n de una biblioteca diversa de materiales 2D para estudiar sus propiedades intr\u00ednsecas sin la influencia del da\u00f1o del procesamiento y desarrollar nuevas plataformas de dispositivos que aprovechen estas funcionalidades superiores. <\/p>\n Esta investigaci\u00f3n est\u00e1 financiada, en parte, por la Fundaci\u00f3n Nacional de Ciencias de EE. UU., el Departamento de Energ\u00eda de EE. UU., la beca interdisciplinaria BUnano de la Universidad de Boston y la Oficina de Investigaci\u00f3n del Ej\u00e9rcito de EE. UU. Los procedimientos de fabricaci\u00f3n y caracterizaci\u00f3n se llevaron a cabo, en gran medida, en el MIT.nano<\/a> instalaciones compartidas.<\/p>\n<\/p><\/div>\n