Sprængning gennem siliciumbarrieren:Udvikling af kulstofbaseret nanoelektronik med grafen

(Phys.org)—På vej mod at skabe mindre og mindre elektroniske enheder, silicium blokerer vejen ved at begrænse småheden af ​​de elektroniske komponenter, der kan konstrueres med det. En lovende vej frem er blevet fundet ved at bruge kulstof i stedet, og undersøgelsen har resulteret i et hurtigt voksende felt. I et værk udgivet i ACS Nano , ved hjælp af værktøjer, inklusive dem, der findes på Synchrotron Radiation Center, forskere har udviklet en proces til at lave en aldrig før-set, atomisk tynd, kompositmateriale indeholdende ordnede lag af grafen og nanokrystaller af grafenmonoxid.

grafen, sammensat af et atom tyndt lag kulstof, har ikke i sig selv de nødvendige egenskaber, der egner sig til brug i moderne nanoelektronik. For at opnå dette, andre elementer skal tilføjes til blandingen. Når ilt tilsættes kemisk til grafen, for eksempel, en egenskab kaldet band-gap oprettes. Båndgabet bestemmer den elektriske ledningsevne af et materiale, en vigtig faktor i at skabe nyttige elektroniske enheder. Imidlertid, på dette tidspunkt, blandingen er et uorganiseret arrangement af atomer, og resulterer i dårlige elektroniske egenskaber, inklusive band-gabet. På grund af dette kan den kun bruges i grundlæggende elektroniske enheder såsom superkondensatorer, sensorer, og fleksible transparente ledende elektroder.

I denne publikation beskriver forskere en metode til udglødning (opvarmning) af grafen- og oxygenblandingen, hvilket resulterer i en tidligere uobserveret atomstruktur. Den består af lag af iltfattig grafen, der er klemt mellem lag af iltrig grafen (grafenoxid).

På billedet, antallet af ringe svarer til kompleksiteten af ​​de forskellige strukturer i Graphene-Oxide (G-O) forbindelsen. Den venstre side af billedet svarer til G-O-forbindelsen før udglødning (opvarmning). Højre side af billedet, svarende til forbindelsen efter udglødning, viser yderligere ringe, der indikerer en mere kompleks og ordnet struktur.

Forskere fastslog, at den nye kulstofbaserede struktur viser lovende, hvilket giver dem mulighed for at skræddersy den og skabe, for eksempel, ideelle "båndgab" til brug i nanoelektroniske enheder såsom sensorer, transistorer, og optoelektroniske enheder.