Forskere flytter grafen tættere på transistorapplikationer

Forskere ved det amerikanske energiministeriums Ames Laboratory var i stand til med succes at manipulere den elektroniske struktur af grafen, som kan muliggøre fremstilling af grafentransistorer - hurtigere og mere pålidelige end eksisterende siliciumbaserede transistorer.

Forskerne var i stand til teoretisk at beregne den mekanisme, hvormed grafens elektroniske båndstruktur kunne modificeres med metalatomer. Arbejdet vil eksperimentelt guide brugen af ​​effekten i lag af grafen med sjældne jordarters metalioner "sandwich" (eller interkaleret) mellem grafen og dets siliciumcarbidsubstrat. Fordi metalatomerne er magnetiske, kan tilføjelserne også ændre brugen af ​​grafen til spintronik.

"Vi opdager nye og mere nyttige versioner af grafen, " sagde seniorforsker Michael C. Tringides ved Ames Laboratory. "Vi fandt ud af, at placeringen af ​​de sjældne jordarters metaller under grafen, og præcis hvor de er placeret, i lagene mellem grafen og dets substrat, er afgørende for at manipulere båndene og justere båndgabet."

grafen, et todimensionelt lag af kulstof, er blevet grundigt undersøgt af forskere overalt, siden det først blev produceret i 2004, fordi elektroner bevæger sig meget hurtigere langs overfladen, gør det til et ideelt potentielt materiale til fremtidige elektroniske teknologier. Men den manglende evne til at kontrollere eller justere grafens unikke egenskaber har været en hindring for dets anvendelse.

Density Functional Theory-beregninger forudsagde de konfigurationer, der var nødvendige for at demonstrere kontrol af båndgabets struktur. "Ames Laboratory er meget god til syntese af materialer, og vi bruger teori til præcist at bestemme, hvordan man modificerer metalatomerne, " sagde Minsung Kim, en postdoc-forsker. "Vores beregninger styrede placeringen, så vi kan manipulere disse kvanteegenskaber til at opføre sig, som vi vil have dem til."

Forskningen diskuteres yderligere i papiret "Manipulation of Dirac cones in intercalated epitaxial graphene, " offentliggjort i tidsskriftet Kulstof .