Umklapp-spredning i supergitter fundet at forringe højtemperaturmobilitet af grafener ladningsbærere

Et team af forskere fra Storbritannien, Japan og USA har fundet ud af, at Umklapp-spredning i moiré-supergitter kan forringe den iboende højtemperaturmobilitet af dets grafens ladningsbærere. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Naturfysik , gruppen beskriver deres undersøgelse af supergitter lavet med grafen og med sekskantet bornitrid som substrat, og hvad de fandt.

Et supergitter er en struktur lavet ved at lægge to eller flere meget tynde materialer sammen - det er typisk i størrelsesordenen nogle få nanometer, og normalt lavet i det mindste delvist med grafen. Mens videnskabsmænd leder efter måder at fortsætte med at skrumpe ned på de materialer og strukturer, der bruges til at fremstille enheder som smartphones og bærbare computere, de har kigget på strukturer som atomklyngearrays i nanoskala baseret på kvanteprikkersupergitter. Især det er blevet observeret, at et optimalt design for et supergitter følger et moiré-mønster (baseret på tekstilet). Men sådanne ideer skal muligvis modificeres på grund af resultaterne fra forskerne om denne nye indsats. I deres arbejde, de har fundet ud af, at Umklapp elektron-elektron (Uee) spredning nedbryder mobiliteten af ​​ladningsbærerne i grafen.

Uee er en spredningsproces, der giver metaller elektrisk modstand, og bruges sammen med supergitter. Det tillader elektroner at overføre momentum til gitteret, giver metaller modstand. Forskerne bemærker, at det traditionelt har været ret svært at måle processen på grund af indblanding fra andre fænomener.

I deres eksperimenter, forskerne skabte testgitre af grafen og sekskantet bornitrid. I test udført med supergitterne, de fandt, at Uee-spredning dominerede bevægelsesegenskaber i gitterheterostrukturer. Den dominans førte til en overdreven resistivitet, som voksede sammen med gitteret. Nettoresultatet var en reduktion i stuetemperaturmobilitet med mere end en størrelsesorden.

Forskerne bemærker, at deres fund ikke udelukker brugen af ​​Uee og supergitter i fremtidige elektroniske enheder - de fandt ud af, at den øgede resistivitet kunne forhindres ved at justere eller vride de krystaller, der danner strukturen, forkert. Måske et ekstra skridt men ikke en deal breaker.

© 2018 Science X