(PhysOrg.com) -- "Grafeen is een zeer opwindend materiaal met een aantal interessante mogelijkheden, ook voor gebruik in elektronische apparaten, " vertelt Pablo Jarillo-Herrero PhysOrg.com . "Echter, alle grafeensystemen zijn elektronisch verschillend van elkaar. Enkellaags grafeen heeft andere eigenschappen dan dubbellaags grafeen, en deze hebben andere eigenschappen dan grafeen met meer lagen. Wat we willen doen, is de specifieke eigenschappen van dubbellaags grafeen begrijpen, zodat we kunnen leren hoe we het voor verschillende toepassingen kunnen gebruiken."

Jarillo-Herrero is een wetenschapper aan het MIT. Hij werkte samen met Thiti Taychatanapat, op Harvard, om enkele eigenschappen van dubbellaags grafeen te onderzoeken, en om te bepalen hoe elektronisch vervoer onder bepaalde voorwaarden werkt. Hun bevindingen worden beschreven in Physical Review Letters:"Electronic Transport in Dual-Gated Bilayer Graphene at Large Displacement Fields."

Een van de redenen waarom halfgeleiders zo goed werken in digitale elektronica, is dat ze een zogenaamde band gap hebben. Door deze band gap kunnen halfgeleiders worden in- en uitgeschakeld. Om grafeen te laten werken als een levensvatbare vervanging voor deze halfgeleiders, er zou een soort gat in de elektronische structuur moeten worden geopend.

“Er is al aangetoond dat het mogelijk is om een ​​bandgap te openen in dubbellaags grafeen, ', zegt Jarillo-Herrero. “Echter, de effectieve elektronische transportkloof is ongeveer 100 keer kleiner dan de theoretische bandkloof of optische bandkloof. Dit verschil levert problemen op. We willen de eigenschappen van dubbellaags grafeen begrijpen die dit mogelijk maken, en hoe het kan worden veranderd.”

Jarillo-Herrero en Taychatanapat bieden een systemische kijk op hoe de band gap werkt in dubbellaags grafeen. Ze ontdekten dat de bandafstand kleiner is door te meten bij lage temperaturen van minder dan vier graden Kelvin. “Onze studies tonen aan dat de band gap nog steeds groot genoeg is om de transistors aan en uit te zetten, maar de aan/uit-verhouding is alleen hoog genoeg – in de orde van een miljoen – bij lage temperaturen, en we rapporteren dit voor het eerst in dubbellaags grafeen, ', zegt Jarillo-Herrero.

Echter, het grootste probleem is dat om dubbellaags grafeen te laten werken als een levensvatbare vervanging van halfgeleiders, het moet bij kamertemperatuur kunnen worden gebruikt. Jarillo-Herrero is hoopvol, Hoewel. "Dit is een zeer belangrijke eerste stap die ons helpt wetenschappelijk te begrijpen wat er gebeurt bij lage temperaturen, en het mechanisme begrijpen waardoor het elektronische transport niet zo goed werkt bij hogere temperaturen.”

Een van de problemen, Jarillo-Herrero gelooft, is dat het grafeen meestal op siliciumoxide wordt aangebracht, die elektronische wanorde introduceert. “Op siliciumoxide, de elektronen zien hun volledige band gap niet, ” legt Jarillo-Herrero uit. “Dus we proberen de stoornis te karakteriseren en ervan af te komen. Een manier om dit te doen is door te proberen het grafeen op verschillende substraten aan te brengen. Wanneer dit is gedaan, enorme vooruitgang wordt geboekt. Vooral boornitride is veelbelovend, maar een aantal groepen proberen ook dubbellaags grafeen op verschillende substraten.”

Uiteindelijk, Jarillo-Herrero hoopt dat de informatie uit deze demonstratie zal helpen leiden tot het gebruik van dubbellaags grafeen in digitale elektronica. "Ons werk biedt een begin om te leren hoe tweelagige grafeentransistors werken, en leren over de mobiliteit van elektronen in grafeen. Hopelijk, omdat we de eigenschappen van grafeen beter begrijpen, we kunnen werken aan toekomstige integratie met elektronica en andere toepassingen, ' zegt hij.

“Dit soort fundamenteel wetenschappelijk onderzoek is erg belangrijk, ” vervolgt Jarillo-Herrero. “Dingen moeten altijd op het basisniveau beginnen voordat we verder gaan, en ons werk zou kunnen leiden tot het gebruik van grafeen in elektronica.”

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.