El fotodetector más delgado del mundo

Se ha conseguido crear el fotodetector más delgado conocido. Este dispositivo que convierte la luz en corriente eléctrica tiene un grosor de solo 1,3 nanómetros, 10 veces más pequeño que los actuales diodos estándar de silicio. El nuevo dispositivo se podría emplear en la Internet de las Cosas, aparatos inteligentes, electrónica ponible y fotoelectrónica. Esta tecnología bidimensional (atómicamente hablando) utiliza bisulfito de molibdeno (MoS2), dispuesto entre láminas de grafeno.

Este avance tecnológico es obra del equipo de Woo Jong Yu, de la Universidad de California en Los Ángeles, Estados Unidos, y Quoc An Vu, del Instituto de Ciencia Básica (IBS), en Corea del Sur.

El grafeno es un material fantástico: es conductor, delgado (solo un átomo de grosor), transparente y flexible. Sin embargo, dado que no se comporta como un semiconductor, su aplicación en la industria electrónica es limitada. Por tanto, para incrementar la utilidad del grafeno, los científicos del IBS situaron una capa de semiconductor bidimensional (esencialmente de un átomo de grosor) de MoS2 entre dos láminas de grafeno y lo colocaron sobre una base de silicio. Pensaron al principio que el dispositivo resultante era demasiado delgado para generar una corriente eléctrica pero, inesperadamente, sí lo hizo.

Hasta un 65 por ciento de los fotones absorbidos por el que es el dispositivo más delgado conocido son empleados para generar una corriente. En cambio, la misma medición (eficiencia cuántica) proporciona solo un 7 por ciento para uno hecho de MoS2 de siete capas.

Ilustración del dispositivo con la capa de semiconductor de bisulfito de molibdeno (MoS2) situada entre dos capas de grafeno, superior (GrT) e inferior (GrB). La luz (rayo verde) es absorbida y convertida en corriente eléctrica. Cuando eso ocurre, los electrones (en azul) saltan a un estado de energía más elevado y se generan huecos (en rojo) en la capa de MoS2. El movimiento de los huecos y los electrones creados por la diferencia de potencial eléctrico entre los contactos de GrT-MoS2 y GrB-MoS2 genera la corriente eléctrica. (Imagen: IBS)

El nuevo dispositivo es transparente, flexible y precisa de menos energía que los actuales semiconductores de silicio tridimensionales (o sea con un grosor mucho mayor que el nuevo). Si las futuras investigaciones tienen éxito, esta línea de investigación y desarrollo que se acaba de abrir acelerará el desarrollo de los dispositivos fotoeléctricos bidimensionales.

Información adicional