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KAIST hace crecer películas semiconductoras alineadas a 150 °C
Investigadores de KAIST hicieron crecer películas alineadas de telurio a 150 °C sobre materiales de van der Waals, permitiendo la fabricación de dispositivos semiconductores a baja temperatura.
Imagen: TechXplore
Deposición atómica en capas epitaxial dirigida por difusión de telurio y las características estructurales del telurio crecido sobre WSe₂. Crédito: Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
Un equipo de investigación liderado por KAIST ha desarrollado una técnica de deposición atómica en capas (ALD) que hace crecer películas semiconductoras de telurio con cristal alineado a tan solo 150 °C (302 °F). El método podría ayudar a los fabricantes a apilar distintos materiales semiconductores sin dañar sus propiedades ni las interfaces entre ellos.
El trabajo, publicado en Science Advances, fue dirigido por Joonki Suh del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de KAIST, en colaboración con Bonggeun Shong de la Universidad Hanyang y Yimo Han de la Universidad Rice en Estados Unidos.
Los materiales de van der Waals, incluidos los dicalcogenuros de metales de transición (TMDs), están formados por capas atómicas mantenidas juntas por fuerzas intercapas débiles. Esa estructura permite apilar distintos materiales preservando interfaces atómicamente limpias, lo que los convierte en candidatos para chips de IA de próxima generación y dispositivos de ultra bajo consumo.
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Sin embargo, sus superficies químicamente estables dificultan hacer crecer capas semiconductoras adicionales con una orientación uniforme. El problema es especialmente pronunciado a bajas temperaturas, donde los átomos tienden a nuclearse y crecer en direcciones aleatorias en vez de seguir la estructura del cristal subyacente.
Ilustración conceptual del crecimiento de películas delgadas de telurio mediante deposición atómica en capas epitaxial dirigida por difusión. Crédito: Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST); imagen generada por IA
Los precursores se desplazan hacia los sitios de crecimiento estables
El nuevo enfoque permite que los precursores que contienen telurio —los bloques moleculares utilizados para fabricar semiconductores— se desplacen por la superficie antes de asentarse en posiciones energéticamente estables. Luego forman una película delgada alineada en lugar de nuclearse de forma aleatoria.
La ALD suministra los precursores semiconductores de forma secuencial, posibilitando películas uniformes con control a nivel atómico del espesor. En el proceso del equipo, esta deposición controlada produjo telurio epitaxial en una sola dirección sobre varios materiales de van der Waals.
El telurio se estudia para aplicaciones en semiconductores y optoelectrónica, incluidos fotodetectores y diodos emisores de luz, porque combina una conductividad eléctrica fuertemente dependiente de la dirección con propiedades para controlar la luz.
Los investigadores confirmaron que el método funciona con múltiples materiales subyacentes:
- Diseleniuro de tungsteno (WSe₂)
- Disulfuro de molibdeno (MoS₂)
- Diseleniuro de renio (ReSe₂)
- Mica
El crecimiento epitaxial sigue la disposición atómica del sustrato, produciendo una película ordenada que puede mejorar el transporte eléctrico y el rendimiento del semiconductor. El equipo también utilizó las películas resultantes para fabricar transistores y dispositivos optoelectrónicos que detectan o emiten luz, demostrando que el proceso va más allá del crecimiento de materiales y llega a dispositivos funcionales.
“Este estudio es el primero en demostrar que se pueden crecer películas semiconductoras de alta calidad sobre materiales de van der Waals a baja temperatura sin dañar los materiales subyacentes.”
Suh dijo que la tecnología podría convertirse en una plataforma de fabricación para integrar una gama de semiconductores de próxima generación en un solo chip.
El estudio, “Epitaxia blanda codificada por plantilla de van der Waals de telurio habilitada por deposición atómica en capas”, se publicó en Science Advances en 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aef1430.
Lisa Lock: licenciada en Historia del Arte y máster en Cultura Material. Exeditora de museo, paramédica y coordinadora de trasplantes; edición para Science X desde 2021.
Robert Egan: licenciatura en biología matemática y máster en escritura creativa.
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vía TechXplore
