Wetenschappers van de Hogere School of Economics, Universiteit van Manchester, het Ulsan National Institute of Science &Technology en het Korea Institute of Science and Technology hebben een nieuwe technologie ontwikkeld die de fabricageprocedures van vlakke en verticale heterostructuren combineert om op grafeen gebaseerde single-electron transistors van uitstekende kwaliteit te assembleren.

Deze technologie zou de reikwijdte van onderzoek naar tweedimensionale materialen aanzienlijk kunnen uitbreiden door een breder platform te introduceren voor het onderzoek naar verschillende apparaten en fysieke verschijnselen. Het manuscript is gepubliceerd als een artikel in Natuurcommunicatie .

In de studie, werd aangetoond dat hoogwaardige grafeen quantum dots (GQD's), ongeacht of ze zijn geordend of willekeurig zijn verdeeld, kon met succes worden gesynthetiseerd in een matrix van monolaag hexagonaal boornitride (hBN). Hier, de groei van GQD's in de laag hBN bleek katalytisch te worden ondersteund door de platina (Pt) nanodeeltjes verdeeld tussen de hBN en ondersteunend geoxideerd silicium (SiO ₂ ) wafeltje, toen de hele structuur werd behandeld door de hitte in het methaangas (CH4). Vanwege dezelfde roosterstructuur (hexagonaal) en kleine roostermismatch (~ 1,5 procent) van grafeen en hBN, grafeeneilanden groeien in het hBN met gepassiveerde randtoestanden, wat aanleiding geeft tot de vorming van defectloze kwantumdots ingebed in de hBN-monolaag.

Dergelijke vlakke heterostructuren die door middel van standaard dry-transfer als tussenlagen in de reguliere structuur van verticale tunneltransistors werden opgenomen, werden bestudeerd door middel van tunnelspectroscopie bij lage temperaturen (3He, 250mK). De studie toonde de locatie aan waar gevestigde fenomenen van de Coulomb-blokkade voor elke grafeenquantumdot zich manifesteren als een afzonderlijk enkelvoudig elektronentransmissiekanaal.

"Hoewel de uitstekende kwaliteit van onze enkelvoudige elektronentransistors zou kunnen worden gebruikt voor de ontwikkeling van toekomstige elektronica, " legt studie co-auteur Davit Ghazaryan uit, universitair hoofddocent bij de HSE Faculteit der Natuurkunde, en Research Fellow aan het Institute of Solid State Physics (RAS). "Dit werk is het meest waardevol vanuit technologisch oogpunt omdat het een nieuw platform suggereert voor het onderzoek van fysieke eigenschappen van verschillende materialen door een combinatie van vlakke en van der Waals-heterostructuren."