Forskere måler og modellerer inhomogene energilandskaber i grafen

(PhysOrg.com) -- Hvis grafen skal leve op til sit løfte som en revolutionerende komponent i fremtidens elektronik, interaktionerne mellem grafen og de omgivende materialer i en enhed skal forstås og kontrolleres.

Forskere ved NIST Center for Nanoscale Science and Technology har med succes målt og modelleret, hvordan elektroner i grafen reagerer på urenheder i et underliggende substrat, forklarer vigtige forskelle i responsen af ​​grafen, der er et mod to lag tykt.

elektronernes evne til at screene, eller fugtig, de elektriske felter på grund af urenheder er karakteriseret ved en elektrostatisk afskærmningslængde. For at screene urenhederne, sigtlængden skal være væsentligt kortere end adskillelsen mellem urenhederne. Når den placeres på et underlag, elektroner i monolag og tolags grafen reagerer forskelligt på substraturenheder, fordi forskelle i symmetri ændrer screeningslængden.

For to lag grafen, elektronerne har en lille screeningslængde og omarrangerer derfor let for at screene urenhederne. For monolag grafen, den usædvanlige symmetri af dets todimensionelle honeycomb-atomgitter får elektronernes energi til at stige lineært med momentum, ligner "masseløse" partikler såsom fotoner.

CNST-teorien viser, at screeningslængden for masseløse elektroner svarer til afstanden mellem substraturenhederne, gør det meget sværere for elektronerne at omarrangere. Substrat urenheder forårsager elektron spredning og reducerer derved enhedens ydeevne i både et- og dobbeltlags grafen; ved at forklare reaktionen på urenheder, dette arbejde giver indsigt i metoder til styring af sådan spredning og forbedring af grafenens ydeevne på en række underlag.