Ученые научились добавлять в графен дырки проводимости
 Изображение графена, легированного атомами бора. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Как известно, графен представляет собой двумерные листы атомов углерода, образующих гексагональную кристаллическую решетку. На данный момент графен рассматривается, как основной заменитель кремния в электронных схемах будущего, благодаря удивительным физическим свойствам. Однако с его применением в электронике связан целый ряд проблем. В частности, в первозданном виде материал не имеет энергетической запрещенной зоны для свободных носителей заряда.
Как показали последние работы ученых из Columbia University (США), для добавления и удаления электронов из углеродного материала может использоваться обыкновенный химический допинг, распространенный в полупроводниковой промышленности. Два года назад команда уже показала, что графен может быть превращен в полупроводник N-типа с помощью атомов азота. Та работа продемонстрировала, что атомы азота не изменяют основную структуру графена, что позволяет сохранить его удивительные свойства, в частности, чрезвычайно высокую проводимость. Теперь же ученые применили похожую методику для превращения графена в полупроводник p-типа с помощью добавления атомов бора. Легирование бором обеспечивает графену избыток дырок проводимости, что, как оказалось, также не сильно влияет на структуру материала.
Основная задача ученых заключалась в изучении графеновых пленок, выращенных на кристаллической медной фольге при температуре 1000 градусов по шкале Цельсия в присутствии газа, содержащего бор и углерод. Используя сканирующий туннельный микроскоп и различные техники спектроскопии, ученые изучали локальную структуру и электронные свойства графена с примесью бора. В результате этих измерений было обнаружено, что каждый атом бора образует химические связи с тремя соседними атомами углерода, т.е. вносит в материал примерно половину дырки проводимости (соответствующей отсутствию электрона).
Надо отметить, что методика химического легирования является одной из основных в кремниевой электронике (правда, там процесс осуществляется на основе фосфора). Таким образом, полученные учеными результат доказывает, что процессы могут быть транслированы на графен.
Опубликованная исследователями работа дает новое понимание электронных эффектов, связанных с легированием графена химическими средствами. В перспективе допинг графена подобным методом может привести к созданию прозрачных электродов и так называемых «легирующих примесей», которые будут выступать в роли реакционных центров. Это откроет новые возможности в дальнейшей функционализации графена для применения в датчиках и связанных практических приложениях.
Совместно с коллегами из других научных центров, ученые в данный момент заняты поиском ответов на вопрос, как сделать p-n переход на основе созданных ими образцов графена с p- и n-примесями. Подобный переход (или диод) представляет собой фундаментальный строительный блок в электронных схемах.
Также по теме:
- Ученым удалось создать первый гигагерцовый генератор из графена
- Графеновый фотодетектор демонстрирует высочайшую чувствительность записи
- Предложен новый простой способ создания нанолент
- Хлор упрощает создание графенового транзистора
- Ученые нашли новый тип льда между слоями графена
Источники: