Forskning giver indsigt i brugen af ​​grafen i elektronik

(PhysOrg.com) - Nye resultater fra laboratoriet ved University of Illinois-forsker Joe Lyding giver værdifuld indsigt i grafen, et enkelt todimensionelt lag af grafit med talrige elektroniske og mekaniske egenskaber, der gør det attraktivt at bruge i elektronik.

Lyding, en forsker ved Illinois's Beckman Institute, og hans laboratorierapport ved hjælp af en tør aflejringsmetode, de udviklede til at afsætte stykker af grafen på halvledende substrater og om den elektroniske karakter af grafen ved stuetemperatur, de observerede ved hjælp af metoden. Papiret, af Lyding, hovedforfatter Kevin He fra Lyding lab, og deres samarbejdspartnere, har titlen Separation-Dependent Electronic Transparency of Monolayer Graphene Membranes on III-V Semiconductor Substrates og optrådte i sidste måned i tidsskriftet Nanobogstaver .

Forskerne skrev dette om grafens potentiale, især sammenlignet med dens elementære fætter, kulstof nanorør, til brug i elektronik og andre applikationer:"Det udviser kvantehal-effekten, selv ved stuetemperatur, og dens optiske gennemsigtighed er direkte relateret til finstrukturkonstanten. Grafen bliver mere og mere tænkt som en ret stærk og elastisk membran (med et tilhørende potentiale som materiale til NEMS-applikationer). I modsætning til kulstof nanorør, grafen kan mønstres ved hjælp af standard e-beam litografiske teknikker, gør det til en attraktiv mulighed for brug i halvlederenheder."

For at nå det mål, problemer forbundet med grafen skal overvindes, og dette papir giver indsigt i et tiltrængt skridt i den retning:forståelse af substrat-grafen-interaktioner mod integration i fremtidige nanoelektroniske enheder. Projektet undersøgte den elektroniske karakter af det underliggende substrat af grafen ved stuetemperatur og rapporterer om "en tilsyneladende elektronisk semitransparens ved høj bias af de nanometer-størrelse monolags grafen stykker observeret ved hjælp af et ultrahøjt vakuum scanning tunneling mikroskop (UHV-STM) og bekræftet via undersøgelser af de første principper." Denne semitransparens blev manifesteret gennem observation af substratets atomstruktur gennem grafen.

Lydings forskergruppe havde udviklet en ikke-kemisk (tør) teknik til at deponere carbon nanorør (CNT'er) på en overflade kaldet Dry Contact Transfer, der gjorde det muligt for CNT'erne at bevare deres elektroniske egenskaber. De anvendte senere metoden til grafen og var i stand til at afsætte uberørte, nanometer-størrelse grafen stykker in situ på atomisk flade UHV-spaltede Gallium arsenid og Indium arsenid halvledersubstrater med lave mængder af uvedkommende forurening.

Den elektroniske semitransparens af grafenstykkerne blev observeret, da UHV STM-sonden skubbede grafenen 0,05 nm tættere på overfladen, får dens elektroniske struktur til at blande sig med overfladens.

Sammenfattende, skriver forskerne, deres resultater "fremhæver betydningen af ​​grafen-substrat-interaktioner og antyder, at korrekt kontrol af substratet kan have en stor effekt på de elektroniske egenskaber af det grafen, det understøtter."