Skriver grafenkredsløb med ionpenne

De unikke elektriske egenskaber af grafen har lokket forskere til at forestille sig en fremtid med hurtige integrerede kredsløb lavet med et-kulstof-atom-tykke ark, men der er stadig mange udfordringer på vejen til kommercialisering. Forskere fra University of Florida har for nylig tacklet en af ​​disse udfordringer - hvordan man pålideligt fremstiller grafen i stor skala.

Holdet har udviklet en lovende ny teknik til at skabe grafenmønstre på toppen af ​​siliciumcarbid (SiC). SiC omfatter både silicium og kulstof, men ved høje temperaturer (omkring 1300 grader Celcius) vil siliciumatomer fordampe fra overfladen, efterlader kulstofatomerne til at vokse til plader af ren grafen. Forskere havde tidligere brugt denne termiske nedbrydningsteknik til at skabe store plader af grafen, som derefter blev ætset for at lave de nødvendige mønstre til enheder. Ætsningsprocessen, imidlertid, kan indføre defekter eller kemiske kontaminanter, der reducerer grafens værdsatte elektronmobilitet.

I modsætning, Florida-teamets teknik gjorde det muligt for forskerne at begrænse væksten af ​​grafen til et defineret mønster så lille som 20 nanometer. Teamet fandt ud af, at implantation af silicium- eller guldioner i SiC sænkede den temperatur, ved hvilken grafen dannedes med cirka 100 grader Celcius. Holdet implanterede kun ioner, hvor grafenlag var ønsket, og derefter opvarmet SiC til 1200 grader Celcius. Ved denne temperatur dannede den rene SiC ikke grafen, men det gjorde de implanterede områder. Ved hjælp af denne teknik, holdet skabte med succes grafen nanobånd, tynde linjer af grafen med nanoskala dimensioner.

Med yderligere raffinering, processen, beskrevet i American Institute of Physics' tidsskrift Anvendt fysik bogstaver , kan muligvis tilskynde til selektiv grafenvækst ved endnu lavere temperaturer, skriver forskerne.