Хлор упрощает создание графенового транзистора
 Лабораторная установка, созданная учеными для легирования графена. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Графен представляет собой плоский лист атомов углерода, образующих двумерную гексагональную решетку. Впервые материал был получен на практике в 2004 году, и с этого момента ученые не устают удивляться удивительным электронным и механическим свойствам графена. Одной из особенностей, обещающих широчайшее применение этого материала, является высокая мобильность свободных носителей зарядов. Электроны и дырки проводимости движутся через материал, практически не испытывая сопротивления со стороны атомов, расположенных в узлах кристаллической решетки. Их поведение напоминает «дираковы» частицы (не имеющие массы покоя). Считается, что в будущем графен даже сможет заменить кремний в большинстве электронных приложений, поскольку высокая скорость распространения зарядов в этом материале обещает создание транзисторов, работающих намного быстрее, чем любые из существующих аналогов.
Усложняет задачу замены кремния графеном тот факт, что, в отличие от обычных полупроводников, плоский материал не имеет запрещенной зоны (зазора между валентной зоной и зоной проводимости электронов). Тем не менее, наличие запрещенной зоны имеет важнейшее значение для любых электронных приложений, поскольку она определяет способность материала «включать» и «выключать» поток электронов. В связи с этим, в существующих устройствах на основе графена ученые стараются создать эту зону искусственно.
Один из способов формирования запрещенной зоны в графене – это химическое легирование. Однако, эта процедура крайне сложна, поскольку неосторожное химическое вмешательство слишком сильно нарушает уникальные свойства этого материала.
Группа ученых из Massachusetts Institute of Technology (США) предложила свою методику легирования графена хлором, основанную на технике функционализации поверхности при помощи плазмы. По данным ученых, на фоне других методик легирования, их подход позволяет сохранить высокую подвижность свободных носителей заряда. Кроме того, методика дает возможность покрыть хлором до 45% поверхности графена – это самая высокая площадь покрытия, которую удалось достичь до сих пор. В данном случае площадь поверхности важна, поскольку из теоретических расчетов известно, что при покрытии более 50% площади поверхности каждой из сторон образца, можно открыть запрещенную зону шириной 1,2 эВ при сохранении мобильности зарядов.
Надо отметить, что в своей работе ученые исследовали разные формы графена, в том числе и ту форму, что получается химическим осаждением из парообразного состояния. Также научная группа пробовала различные условия реакции для оптимизации процесса покрытия. В ближайшее время команда планирует экспериментировать с покрытием подвешенных (а не размещенных на подложке) образцов графена, чтобы получить доступ к обеим поверхностям (и повышению площади покрытия).
Детали текущей работы опубликованы в журнале ACS Nano.
Также по теме:
- Металлические нанопровода позволят создавать гибкие прозрачные электроды
- Ученые нашли новый тип льда между слоями графена
- Ученые создали высокочастотный наномеханический резонатор из молибденита
- Фототранзистор сочетает в себе графен и хлорофилл
- Ученым удалось создать первый гигагерцовый генератор из графена
Источники: