Os engenheiros têm tentado desenvolver métodos cada vez mais eficientes e de baixo custo para fabricar componentes e dispositivos eletrônicos em larga escala. Recentemente, alguns estudos exploraram as possibilidades de criar eletrônica usando técnicas de processamento de solução, que envolvem a deposição de materiais com propriedades elétricas de uma solução sobre uma superfície.

Pesquisadores da Universidade Yonsei e da Universidade Sungkyunkwan, na Coreia do Sul, fabricaram recentemente arranjos de transistores em escala de wafer baseados no composto inorgânico dissulfeto de molibdênio usando um método de processamento de solução. Seu artigo, publicado na Nature Electronics , pode contribuir para permitir a fabricação em larga escala e baixo custo de eletrônicos de última geração.

"Temos trabalhado em nanomateriais 2D processados ??por solução para aplicações eletrônicas escaláveis ??há anos, mas satisfazer o desempenho eletrônico e a escalabilidade com base em abordagens baseadas em solução tem sido muito desafiador até agora", Joonhoon Kang e Jeong Ho Cho, co-autores de o jornal, disse.

" Nosso trabalho anterior , publicado no ano passado na Advanced Materials , enfocou a demonstração de componentes eletrônicos em escala de wafer baseados em vários materiais 2D processados ??por solução. Com base nesse estudo, o principal objetivo de nosso novo trabalho foi maximizar as propriedades eletrônicas sem comprometer a escalabilidade."

Para fabricar seus transistores em escala de wafer, Kang, Cho e seus colegas usaram um processo comercial de impressão em matriz. Esta é uma técnica para depositar materiais líquidos em diferentes substratos, como vidro, metais ou polímeros.

Os pesquisadores criaram tintas contendo nanofolhas de dissulfeto de molibdênio e alumina embebida em sódio. Em seguida, eles usaram a impressão por ranhura para depositar essas tintas em um substrato, criando camadas semicondutoras e dielétricas.

"Para maior escalabilidade, primeiro utilizamos um revestidor de matriz ranhurada, que é um método de revestimento de nível industrial, para cobrir as camadas de canais semicondutores e dielétricos processados ??em solução sobre um wafer de 5 polegadas com alta uniformidade", explicaram Cho e Kang. "Além disso, para demonstrar eletrônica de alto desempenho, utilizamos uma camada dielétrica exclusiva, alumina dopada com sódio, que permite maior mobilidade de efeito de campo (>100 cm 2 /Vs) com base em filmes finos MoS 2 processados ??em solução."

Nas avaliações iniciais, os transistores criados pelos pesquisadores tiveram um desempenho notavelmente bom, exibindo mobilidades médias de portadores de carga de 80,0 cm 2 ?V ?1 ?s ?1 em medições de transistor de efeito de campo e 132,9 cm 2 ?V ?1 ?s ?1 em medições de Hall na sala temperatura. Para demonstrar ainda mais o potencial de seus transistores, Cho, Kang e seus colegas os usaram para criar vários dispositivos diferentes, incluindo NOT, NOR, NAND e memória estática de acesso aleatório.

No futuro, seu trabalho pode inspirar outras equipes de pesquisa em todo o mundo a explorar o potencial das técnicas de processamento de soluções para a fabricação de produtos eletrônicos. Esses esforços poderiam ajudar coletivamente a identificar novos processos para a fabricação de eletrônicos em larga escala.

"A contribuição mais importante deste trabalho é que ele fornece uma nova rota para eletrônicos 2D baseados em materiais de alto desempenho em grande escala, usando uma técnica de revestimento de nível industrial", acrescentaram Cho e Kang. "Em nossos próximos estudos, planejamos expandir os candidatos a materiais processados ??em solução com diferentes propriedades eletrônicas , como tipo eletrônico, bandgap, etc., que podem ser utilizados para várias aplicações eletrônicas."