Een team van onderzoekers uit het VK, Japan en de VS hebben ontdekt dat Umklapp-verstrooiing in moiré-superroosters de intrinsieke mobiliteit bij hoge temperatuur van de ladingsdragers van grafeen kan verslechteren. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuurfysica , de groep beschrijft hun studie van superroosters gemaakt met grafeen en met hexagonaal boornitride als substraat, en wat ze vonden.

Een superrooster is een structuur die wordt gemaakt door twee of meer zeer dunne materialen aan elkaar te plakken - het is meestal in de orde van enkele nanometers, en meestal ten minste gedeeltelijk gemaakt met grafeen. Terwijl wetenschappers zoeken naar manieren om de materialen en structuren die worden gebruikt om apparaten zoals smartphones en laptops te maken te blijven verkleinen, ze hebben gekeken naar structuren zoals atoomcluster-arrays op nanoschaal op basis van superroosters van kwantumdots. Opmerkelijk, het is waargenomen dat een optimaal ontwerp voor een superrooster een moirépatroon volgt (gebaseerd op het textiel). Maar dergelijke ideeën moeten mogelijk worden aangepast vanwege de bevindingen van de onderzoekers over deze nieuwe inspanning. In hun werk, ze hebben ontdekt dat Umklapp-elektron-elektron (Uee) verstrooiing de mobiliteit van de ladingsdragers in grafeen degradeert.

Uee is een verstrooiingsproces dat metalen elektrische weerstand geeft, en wordt gebruikt met superroosters. Het stelt elektronen in staat om momentum over te brengen naar het rooster, metalen weerstand geven. De onderzoekers merken op dat het traditioneel vrij moeilijk is om het proces te meten vanwege interferentie van andere verschijnselen.

In hun experimenten, de onderzoekers maakten testroosters van grafeen en hexagonaal boornitride. Bij het testen gedaan met de superroosters, ze ontdekten dat Uee-verstrooiing de bewegingseigenschappen in roosterheterostructuren domineerde. Die dominantie leidde tot een overmaat aan weerstand, die met het rooster meegroeide. Het netto resultaat was een vermindering van de mobiliteit bij kamertemperatuur met meer dan een orde van grootte.

De onderzoekers merken op dat hun bevindingen het gebruik van Uee en superroosters in toekomstige elektronische apparaten niet uitsluiten - ze ontdekten dat de verhoogde weerstand kan worden voorkomen door de kristallen die de structuur vormen verkeerd uit te lijnen of te draaien. Een extra stap misschien maar geen dealbreaker.

© 2018 Wetenschap X