(PhysOrg.com) -- Nieuwe bevindingen van het laboratorium van Joe Lyding, onderzoeker van de Universiteit van Illinois, geven waardevol inzicht in grafeen, een enkele tweedimensionale laag grafiet met tal van elektronische en mechanische eigenschappen die het aantrekkelijk maken voor gebruik in elektronica.

Liegen, een onderzoeker aan het Beckman Institute in Illinois, en zijn laboratoriumrapport met behulp van een droge depositiemethode die ze ontwikkelden om stukjes grafeen af ​​te zetten op halfgeleidende substraten en over het elektronische karakter van grafeen bij kamertemperatuur die ze met behulp van de methode hebben waargenomen. De krant, door Lyding, hoofdauteur Kevin He van het Lyding-lab, en hun medewerkers, is getiteld Separation-Dependent Electronic Transparency of Monolayer Graphene Membranes on III-V Semiconductor Substrates en verscheen vorige maand in het tijdschrift Nanoletters .

De onderzoekers schreven dit over het potentieel van grafeen, vooral in vergelijking met zijn elementaire neef, koolstof nanobuisjes, voor gebruik in elektronica en andere toepassingen:“Het vertoont het quantum hall-effect, zelfs bij kamertemperatuur, en de optische transparantie is direct gerelateerd aan de fijne structuurconstante. Grafeen wordt steeds meer gezien als een redelijk sterk en elastisch membraan (met een bijbehorend potentieel als materiaal voor NEMS-toepassingen). In tegenstelling tot koolstofnanobuisjes, grafeen kan worden gevormd met behulp van standaard e-beam lithografische technieken, waardoor het een aantrekkelijk vooruitzicht is voor gebruik in halfgeleiderapparatuur.”

Om dat doel te bereiken, problemen in verband met grafeen moeten worden overwonnen, en dit artikel geeft inzicht in een broodnodige stap in die richting:het begrijpen van interacties tussen substraat en grafeen in de richting van integratie in toekomstige nano-elektronische apparaten. Het project onderzocht het elektronische karakter van het onderliggende substraat van grafeen bij kamertemperatuur en rapporteert over "een schijnbare elektronische semi-transparantie bij hoge bias van de nanometer-sized monolaag grafeenstukken waargenomen met behulp van een ultrahoog vacuüm scanning tunneling microscoop (UHV-STM) en bevestigd via eerste-principestudies.” Deze semitransparantie werd zichtbaar gemaakt door observatie van de atomaire structuur van het substraat door het grafeen.

De onderzoeksgroep van Lyding had een niet-chemische (droge) techniek ontwikkeld voor het afzetten van koolstofnanobuisjes (CNT's) op een oppervlak genaamd Dry Contact Transfer, waardoor de CNT's hun elektronische eigenschappen konden behouden. Later pasten ze de methode toe op grafeen en konden ze ongerepte, nanometergrote grafeenstukken in situ op atomair vlakke UHV-gesplitste galliumarsenide- en indiumarsenide-halfgeleidersubstraten met kleine hoeveelheden externe verontreiniging.

De elektronische semitransparantie van de grafeenstukken werd waargenomen toen de UHV STM-sonde het grafeen 0,05 nm dichter bij het oppervlak duwde, waardoor zijn elektronische structuur zich vermengt met die van het oppervlak.

Samengevat, schrijven de onderzoekers, hun resultaten "onderstrepen het belang van grafeen-substraat-interacties en suggereren dat een goede controle van het substraat een groot effect kan hebben op de elektronische eigenschappen van het grafeen dat het ondersteunt."