Дефекты – отличный способ повысить проводимость графена

Кристаллическая структура графена.

Кристаллическая структура графена.

27.05.2009 (3:40)
Просмотров: 5490
Рейтинг: 0.71
Голосов: 7

Теги:
нанотехнология, графен, углерод, проводимость,
Технология >> Нанотехнология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Группа ученых из Швеции и США показала, что искусственно внесенные дефекты позволяют существенно повысить проводимость графена – идеальной основы для создания наноэлектронных устройств.

Графен – одна из структурных модификаций углерода, благодарность за открытие которой следует высказать веку нанотехнологий. С кристаллической точки зрения графен представляет собой слой кристалла графита толщиной в 1 атом; т.е. это гексагональная двумерная кристаллическая решетка. Первый опытный образец графена был получен совсем недавно, в 2004 году, поэтому многие свойства этого материала еще не изучены, а лишь предсказаны теоретически за долгие годы исследований.

Обоснованное предположение о существовании такого вещества было сделано более 50 лет назад и, согласно проведенным теоретическим оценкам, он должен обладать большой механической прочностью и высокой теплопроводностью. Все это время сложности с получением графена были связаны с невозможностью создать свободную стабильную двумерную пленку; для предотвращения скручивания и плавления такую пленку размещают на подложке.

Проводимость графена, как и в «классических» полупроводниках, обуславливается наличием электронов и «дырок», однако, за счет уникального расположения электронных уровней в этом кристалле, носители тока проявляют свойства частиц с нулевой массой. Аналогов этому явлению пока не обнаружено.

По своим свойствам графен проявляет одновременно как свойства хорошего проводника, так и свойства полупроводника, поэтому он является идеальным материалом для разработки электронных устройств наномасштаба, а также для замены кремния в интегральных микросхемах. Однако, прежде, чем мир увидит первые реальные воплощения этих идей, свойства материала должны быть тщательно изучены; настолько, чтобы ученые могли не просто прогнозировать поведение своих устройств в тех или иных условиях, но и управлять их состояниями.

Один из способов управления физическими свойствами вещества – добавление дефектов кристаллической решетки, что может отразиться на механических или электрических свойствах вещества. Исходя из этой идеи, группа ученых из Швеции и США из Университета города Упсалы (Швеция) показала, что добавление дефектов в кристаллическую структуру графена позволяет повысить его электрическую проводимость на целый порядок. Дефекты были добавлены при помощи воздействия на графеновый образец соляной кислотой.

В своих экспериментах исследователи использовали графеновые пленки, нанесенные на вольфрамовые основания. При этом работа с пленками производилась при помощи миниатюрных манипуляторов с диаметром оконечности острия около 10 нанометров.

Полученный результат противоречит ранее сделанным теоретическим предсказаниям и может иметь существенное значение для создания в будущем электронных устройств на основе графена. Ранее считалось, что дефекты увеличивают удельное сопротивление; и, действительно, такой результат был получен для концентраций примеси 0,01 – 0.05 %. Однако, уменьшение концентрации (менее 0,01 %) привело к росту проводимости. Ученые объясняют это появлением дополнительных энергетических уровней в районах вокруг атомов примеси, за счет чего в графене появляются области, проявляющие свойства металла.

Полученный результат был подтвержден как практически, так и теоретически, открыв новую главу в исследовании этого удивительного материала.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100