(PhysOrg.com) -- Als grafeen zijn belofte als revolutionair onderdeel van toekomstige elektronica wil waarmaken, de interacties tussen grafeen en de omringende materialen in een apparaat moeten worden begrepen en gecontroleerd.

Onderzoekers van het NIST Center for Nanoscale Science and Technology hebben met succes gemeten en gemodelleerd hoe elektronen in grafeen reageren op onzuiverheden in een onderliggend substraat, het verklaren van de belangrijkste verschillen in de respons van grafeen dat één versus twee lagen dik is.

Het vermogen van elektronen om te screenen, of vochtig, de elektrische velden als gevolg van onzuiverheden worden gekenmerkt door een elektrostatische afschermingslengte. Om de onzuiverheden te screenen, de zeeflengte moet beduidend korter zijn dan de scheiding tussen de onzuiverheden. Bij plaatsing op een ondergrond, elektronen in monolaag en dubbellaags grafeen reageren verschillend op substraatonzuiverheden omdat verschillen in symmetrie de screeninglengte veranderen.

Voor twee lagen grafeen, de elektronen hebben een kleine afschermlengte en kunnen daarom gemakkelijk worden herschikt om de onzuiverheden af ​​te schermen. Voor monolaag grafeen, de ongebruikelijke symmetrie van zijn tweedimensionale honingraat-atoomrooster zorgt ervoor dat de energie van de elektronen lineair toeneemt met het momentum, vergelijkbaar met "massaloze" deeltjes zoals fotonen.

De CNST-theorie laat zien dat de afschermlengte voor massaloze elektronen vergelijkbaar is met de afstand tussen de onzuiverheden van het substraat, waardoor het voor de elektronen veel moeilijker wordt om te herschikken. Substraatonzuiverheden veroorzaken elektronenverstrooiing en verminderen daardoor de apparaatprestaties in zowel monolaag als dubbellaags grafeen; door de reactie op onzuiverheden uit te leggen, dit werk geeft inzicht in methoden om dergelijke verstrooiing te beheersen en de prestaties van grafeenapparaten op een reeks substraten te verbeteren.