Grafen på vej til at erobre Silicon Valley

Det bemærkelsesværdige materiale grafen lover en bred vifte af anvendelser i fremtidens elektronik, der kan supplere eller erstatte traditionel siliciumteknologi. Forskere fra Electronic Properties of Materials Group ved Universitetet i Wien har nu banet vejen for integrationen af ​​grafen i den nuværende silicidbaserede teknologi. De har offentliggjort deres resultater i det nye open access-tidsskrift fra Nature Publishing-gruppen, Videnskabelige rapporter .

De unikke egenskaber ved grafen, såsom dets utrolige styrke og, på samme tid, dens ringe vægt har rejst høje forventninger i moderne materialevidenskab. grafen, en todimensionel krystal af kulstofatomer pakket i en bikagestruktur, har været i fokus for intensiv forskning, som førte til en Nobelpris i fysik i 2010. En stor udfordring er at få succes med at integrere grafen i den etablerede metal-silicidteknologi. Forskere fra universitetet i Wien og deres medarbejdere fra forskningsinstitutter i Tyskland og Rusland er lykkedes med at fremstille en ny struktur af højkvalitets metalsilicider, alle pænt dækket og beskyttet under et grafenlag. Disse todimensionelle ark er så tynde som enkelte atomer.

Følger Einsteins fodspor

For at afdække de grundlæggende egenskaber ved den nye struktur må forskerne ty til kraftfulde måleteknikker baseret på en af ​​Einsteins strålende opdagelser – den fotoelektriske effekt. Når en lyspartikel interagerer med et materiale, kan den overføre al dens energi til en elektron inde i dette materiale. Hvis lysets energi er tilstrækkelig stor, elektronen får nok energi til at flygte fra materialet. Vinkelopløst fotoemissionsspektroskopi (ARPES) gør det muligt for forskerne at udtrække værdifuld information om materialets elektroniske egenskaber ved at bestemme den vinkel, hvorunder elektronerne undslipper materialet. "Entatoms tykke lag og hybridmaterialer fremstillet deraf giver os mulighed for at studere et væld af nye elektroniske fænomener og fortsætte med at fascinere samfundet af materialeforskere. ARPES-metoden spiller en nøglerolle i disse bestræbelser", siger Alexander Grueneis og Nikolay Verbitskiy, medlemmer af Electronic Properties of Materials Group ved universitetet i Wien og medforfattere til undersøgelsen.

Grafen holder hovedet højt

De grafenkapslede silicider, der undersøges, er pålideligt beskyttet mod oxidation og kan dække en bred vifte af elektroniske materialer og enheder. Mest vigtigt, selve grafenlaget interagerer knap nok med siliciderne nedenunder, og grafenens unikke egenskaber er i vid udstrækning bevaret. Forskningsgruppens arbejde, derfor, lover en smart måde at inkorporere grafen med eksisterende metalsilicidteknologi, som finder en bred vifte af anvendelser i halvlederenheder, spintronik, fotovoltaik og termoelektrik.