Lovende skridt mod storstilet produktion af grafen nanobånd til elektronik

Todimensionelle plader af grafen i form af bånd på et par tiere nanometer på tværs har unikke egenskaber, som er yderst interessante til brug i fremtidens elektronik. Forskere har nu for første gang fuldt karakteriseret nanobånd dyrket i begge de to mulige konfigurationer på samme wafer med en klar vej mod opskalering af produktionen.

Grafen i form af nanobånd viser såkaldt ballistisk transport, hvilket betyder, at materialet ikke opvarmes, når der løber en strøm igennem det. Dette åbner en interessant vej mod høj hastighed, lav effekt nanoelektronik. Nanoribbon -formen kan også lade grafen opføre sig mere som en halvleder, som er den type materiale, der findes i transistorer og dioder. Egenskaberne af grafen nanobånd er tæt forbundet med den præcise struktur af båndets kanter. Også, symmetrien i grafenstrukturen lader kanterne tage to forskellige konfigurationer, såkaldt zigzag og lænestol, afhængigt af retningen på båndets lange respektive korte kant.

Nanoribbons blev dyrket på en skabelon lavet af siliciumcarbid under velkontrollerede forhold og grundigt præget af et forskerhold fra MAX IV Laboratory, Techniche Universität Chemnitz, Leibniz Universitet Hannover, og Linköpings Universitet. Skabelonen har kamme, der løber i to forskellige krystallografiske retninger for at lade både lænestolen og zig-zag varianter af grafen nanobånd dannes. Resultatet er en forudsigelig vækst af grafen nanobånd af høj kvalitet, som har en homogenitet over en millimeterskala og en velkontrolleret kantstruktur.

Et af de nye fund er, at forskerne var i stand til at vise ballistisk transport i hovedparten af ​​nanoribbon. "Dette var muligt på grund af ekstremt udfordrende fire probe-eksperimenter udført i en længdeskala under 100 nm af gruppen i Chemnitz, "siger Alexei Zakharov, en af ​​forfatterne.

Den elektriske karakterisering viser også, at modstanden er mange gange højere i den såkaldte lænestolskonfiguration af båndet, i modsætning til den opnåede zig-zag-form med lavere modstand. Dette antyder en mulig åbning af båndgab i lænestolens nanobånd, gør dem halvledende. Processen, der bruges til at forberede skabelonen til vækst af nanobånd, er let skalerbar. Det betyder, at det ville fungere godt til udvikling i den store produktion af grafen-nanoribbons, der var nødvendigt for at gøre dem til en god kandidat til et fremtidigt materiale i elektronikindustrien.

"Indtil nu, vi har kigget på nanobånd, som er 30-40 nanometer brede. Det er udfordrende at lave nanoribbons, der er 10 nanometer eller mindre, men de ville have meget interessante elektriske egenskaber, og der er en plan for at gøre det. Så vil vi også studere dem ved MAXPEEM beamline, " siger Zakharov.

Målingerne udført ved MAXPEEM-strålelinjen blev udført med en teknik, der ikke kræver røntgenstråler. Strålelinjen vil gå ind i sin idriftsættelsesfase til foråret og vil begynde at byde brugere velkommen i år.