Topografiske metoder til måling af grafentykkelse

(Phys.org) - Grafen har længe vist potentiale for brug inden for elektronik, men vanskeligheder med at producere materialet til en høj nok kvalitet har hidtil forhindret kommercialisering af grafenbaserede enheder.

En af de bedste måder at producere grafen i høj kvalitet er at dyrke det epitaksielt (i lag) fra krystaller af siliciumcarbid. Til brug i elektroniske enheder, det er vigtigt at kunne tælle antallet af grafenlag, der vokser, som enkelt- og dobbeltlag af grafen har forskellige elektriske egenskaber.

Der er en generel overbevisning om, at dette bør være en enkel nok proces, som et lag af grafen antages at være 335 picometre højt. Men, forskning har vist, at for grafen dyrket på siliciumcarbid, lagtykkelsen kan variere alt mellem 85 og 415 picometre, afhængigt af hvordan lagene er stablet. Desværre, nogle eksperimenter er stadig afhængige af enkle højdemålinger for at identificere grafentykkelse, som kan give tvetydige resultater.

Nylig NPL -forskning, offentliggjort i Journal of Applied Physics , kiggede på forskellige topografimetoder til bestemmelse af grafentykkelse og undersøgte de faktorer, der kan påvirke resultaternes nøjagtighed, såsom atmosfærisk vand og andre adsorbater på grafenoverfladen.

Denne forskning viste, at elektrostatisk kraftmikroskopi (EFM) billeddannelse er den mest ligetil måde at identificere grafenlag med forskellige tykkelser. Det viste også, at enkle højdemålinger meget godt kan stemme overens med modeller, engang et absorberet stof på etlags grafen, menes at være vand, tages i betragtning og indregnes i målingerne.

De teknikker, der bruges i dette arbejde, og den viden, der er opnået derfra, vil bidrage til at forbedre vores evne til at karakterisere grafenlag og kan føre til referenceprøver og kalibreringsmetoder, hvilket vil være afgørende for at understøtte fremkomsten af ​​grafenbaserede elektroniske enheder.