Målt strømspændingskurve for grafen nanobånd, med konsekvenser for grafenafbrydere

Forskere ved Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) har med succes målt strøm-spændingskurven for grafen nanobånd (GNR'er), der var suspenderet mellem to elektroder. Målinger blev udført ved hjælp af transmissionselektronmikroskopi (TEM). Resultaterne viste, at i modsætning til resultaterne af tidligere rapporter, den elektriske ledningsevne af GNR'er med en zigzag-kantstruktur (zigzag-GNR'er) steg brat over den kritiske biasspænding. Denne konstatering er værd at bemærke, fordi den bratte ændring i disse GNR'er kan anvendes til at skifte enheder, som er de mindste enheder i verden.

Den elektriske struktur af GNR'er er blevet systematisk undersøgt gennem teoretiske beregninger. Undersøgelser har rapporteret, at både zigzag- og lænestol-GNR'er udviser halvledende adfærd under flere nm i bredden, selvom oprindelsen af ​​energigabet er anderledes. På den anden side, de elektriske transportegenskaber er sjældent blevet beregnet på grund af de nødvendige ikke-ligevægtsberegninger. I 2009 Nikolić et al. forudsagde, at skarpe stigninger i elektrisk ledningsevne ville forekomme for ekstremt tynde og korte zigzag-GNR'er, da faseovergangen magnetisk-isolator-ikke-magnetisk-metal sker over en vis forspænding [Phys. Rev.B 79, 205430 (2009)]. De opnåede eksperimentelle resultater svarer nøje til resultaterne af denne ikke-ligevægtsberegning.

Et forskerhold ledet af Chumeng Liu, Professor Yoshifumi Oshima og lektor Xiaobin Zhang (nu ved Shibaura Institute of Technology) har udviklet en speciel in situ TEM -holder og en GNR -enhed til TEM -observation. Denne kombination er rettet mod at tydeliggøre forholdet mellem kantstrukturen af ​​GNR'er og elektriske transportegenskaber. Fru Liu, en doktorand ved JAIST, sagde, "Fabrikationsprocessen af ​​vores GNR-enhed er meget vanskeligere end den konventionelle, fordi vi skal lave meget smal GNR, som skal være stabilt suspenderet mellem begge elektroder."

Hun gennemgik litteraturen med fokus på fremstillingsprocessen for GNR -enheder og verificerede deres proces på vej til at etablere hendes originale fremstillingsmetode. Assoc. Professor Zhang sagde, "Vi var virkelig glade for at se, at I–V-kurven tydeligvis ændrede sig, da kantstrukturen blev ændret til zigzag. Jeg formoder, at vi har stødt på nye muligheder for grafen-nanobånd." Teamet har med succes udført in situ TEM -observation af ekstremt smalle GNR'er, og de planlægger at fortsætte med at identificere elektriske transportegenskaber, der er følsomme over for kantstrukturen af ​​disse GNR'er.