Лаборатория IBM провела ИК-анализ свойств графена
 Изображение графенового транзистора в инфракрасном диапазоне. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Электронные устройства уменьшаются в своих размерах, поэтому на один из первых планов выходят тепловые свойства материалов, из которых они производятся, ведь меньшие электронные компоненты нагреваются гораздо быстрее. Параллельно постоянно растет частота работы электронных устройств, поэтому кремний уже не кажется столь привлекательным с практической точки зрения. Научный мир занимает проблема поиска замены кремния для электронных устройств будущего. Одним из основных кандидатов на эту роль считается графен.
Графен – двумерный лист атомов углерода, образующих гексагональную кристаллическую решетку. Применительно к электронике графен рассматривается в качестве основного «материала будущего», благодаря своим уникальным электронным и механическим свойствам. Однако, для применения графеновых транзисторов и других компонент в реальных схемах, необходимо оценить его «тепловое» поведение. Изучение этого аспекта нового материала началось не так давно. Несмотря на то, что в этом направлении был проведен уже целый ряд работ, до конца тепловые свойства графена пока не изучены.
С целью дальнейшего расширения знаний в данной области группа исследователей из исследовательского центра IBM (TJ Watson Research Center) провела оптические исследования в ИК-диапазоне длинных полос графена, размерами порядка 55 на 2,5 мкм. Полные результаты работы были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.
Анализируя результаты измерений, ученые получили не только температурное распределение для транзистора из графена, но также распределение плотности зарядов (электронов и «дырок») и положение точки Дирака (точки нейтрального заряда; т.е. точки, где «соприкасаются» валентная зона и зона проводимости графена), в которой данный материал нагревается наиболее активно. Положение данной точки в значительной степени определяет свойства графена.
Команда также обнаружила, что в исследуемом транзисторе электрическое поле может управлять положением электронных уровней графена относительно уровня Ферми в металлических контактах, используемых для подключения компонента в цепь, а, соответственно, природой и количеством носителей электрического заряда в графене. Таким образом, поле позволяет управлять потоком заряда, идущим через графен, а также количеством рассеянной при этом энергии.
Опубликованная работа показывает, что оптические исследования в инфракрасном диапазоне – это полноценный и, в то же время, неразрушающий способ исследования устройств на основе графена, в особенности их термических свойств, которые являются чрезвычайно важными для возможных практических применений.
Также по теме:
Источники: