Onderzoekers van het National Physical Laboratory (NPL) hebben ontdekt dat de geleidbaarheid aan de randen van grafeenapparaten anders is dan het centrale materiaal.

De groep gebruikte lokale elektrische scanningtechnieken om de lokale elektronische eigenschappen op nanoschaal van epitaxiaal grafeen te onderzoeken, in het bijzonder de verschillen tussen de randen en centrale delen van grafeen Hall-bar-apparaten. Het onderzoek is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , een open access publicatie van Nature Publishing Group.

De onderzoekers ontdekten dat het centrale deel van het grafeenkanaal elektronengeleiding vertoonde (n-gedoteerd), terwijl de randen gatengeleiding vertoonden (p-gedoteerd). Ze waren ook in staat om de geleiding langs de randen van de grafeenapparaten nauwkeurig af te stemmen met behulp van zijpoorten, zonder de geleidende eigenschappen in het centrum aan te tasten.

Op kleinere schaal, deze effecten worden acuter; bij het werken op submicronniveau, de gewijzigde eigenschappen kunnen tot 25% van het materiaal aantasten. Hoewel zowel n- als p-type halfgeleiders elektriciteit geleiden, verschillende soorten geleiding moeten worden erkend bij de ontwikkeling van apparaten. Grafeen wordt steeds vaker gebruikt in de elektronica-industrie en nieuwe apparaten zullen deze verschillen moeten opvangen.

De inversie-effecten waren het grootst net nadat het grafeen was schoongemaakt, wat aangeeft dat de dragerinversie werd veroorzaakt door defecten aan de kanaalrand die werden geïntroduceerd door het plasma-etsproces dat werd gebruikt om de grafeenapparaten te vormen. Daarentegen, een paar uur na het schoonmaken, de inversie-effecten werden verminderd omdat moleculen in de lucht waren geadsorbeerd op de ontkoppelde bindingen aan de randen van het grafeen.

De resultaten van deze studie zijn nuttig voor het ontwikkelen van grafeen-nanoribbon-apparaten en voor het kijken naar randfotostromen en het quantum Hall-effect. Het team breidt zijn werk uit door deze effecten te onderzoeken in structureel verschillende vormen van grafeen. Daarbij, ze kunnen verschillende soorten grafeen vergelijken en beter kijken naar de oorzaak van deze effecten.