Engenharia de banda-gap - Band-gap engineering
A engenharia de band-gap é o processo de controlar ou alterar o band gap de um material. Isso é normalmente feito para semicondutores , controlando a composição das ligas ou construindo materiais em camadas com composições alternadas. Uma lacuna de banda é a faixa em um sólido onde nenhum estado de elétron pode existir. O gap dos isoladores é muito maior do que nos semicondutores. Os condutores ou metais têm um gap muito menor ou inexistente do que os semicondutores, uma vez que as bandas de valência e condução se sobrepõem. O controle do gap permite a criação de propriedades elétricas desejáveis.
Epitaxia de feixe molecular (MBE)
A epitaxia de feixe molecular é uma técnica usada para construir filmes epitaxiais finos de materiais que variam de óxidos a semicondutores e metais. Diferentes feixes de átomos e moléculas em um ambiente de ultra-alto vácuo são disparados em um cristal quase atomicamente limpo, criando um efeito de camadas. Este é um tipo de deposição de película fina . Os semicondutores são o material mais comumente usado devido ao seu uso na eletrônica. Tecnologias como dispositivos de poços quânticos, super-redes e lasers são possíveis com MBE. Os filmes epitaxiais são úteis devido à sua capacidade de serem produzidos com propriedades elétricas diferentes daquelas do substrato, seja de maior pureza ou menos defeitos ou com uma concentração diferente de impurezas eletricamente ativas, conforme desejado. A variação da composição do material altera o gap devido à ligação de diferentes átomos com diferentes lacunas de nível de energia.
Engenharia de band-gap induzida por tensão
Os materiais semicondutores podem ser alterados com indução de deformação a partir de tamanhos e formas ajustáveis devido aos efeitos de confinamento quântico . Um intervalo de banda ajustável maior é possível devido ao alto limite elástico das nanoestruturas semicondutoras. A deformação é a razão entre a extensão e o comprimento original e pode ser usada em nanoescala.
Nanofios ZnO
Os nanofios de ZnO são usados em nanogeradores, transistores de efeito de campo de nanofios , diodos piezoelétricos e sensores químicos. Vários estudos foram realizados sobre o efeito da deformação em diferentes propriedades físicas. Os nanofios de ZnO dopados com Sb apresentam variação na resistência quando expostos à deformação. A deformação de flexão pode induzir um aumento na condutância elétrica. A deformação também pode induzir mudança nas propriedades de transporte e variação do gap. Ao correlacionar esses dois efeitos sob experimentação, a variação das propriedades de transporte em função do intervalo de banda pode ser gerada. As medições elétricas são obtidas usando um sistema de sondagem de microscópio eletrônico de transmissão por túnel de varredura .
Engenharia de banda de energia de nanofitas de grafeno
Quando as fitas de grafeno geradas litograficamente são confinadas lateralmente na carga, ela cria um gap de energia próximo ao ponto de neutralidade da carga. Quanto mais estreitas as fitas resultam em maiores aberturas de lacunas de energia com base na condutância dependente da temperatura . Uma fita estreita é considerada um sistema quase unidimensional no qual uma abertura de gap de energia é esperada. Folhas únicas de grafeno são extraídas mecanicamente de cristais de grafite em massa em um substrato de silício e são colocadas em contato com eletrodos de metal Cr / Au. O silsesquioxano de hidrogênio é girado nas amostras para formar uma máscara de corrosão e, em seguida, o plasma de oxigênio é usado para remover o grafeno desprotegido.