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Posted in | Nanoelectronics | Graphene

Nuove Molecole di Acqua di Uso di Metodo per l'Intervallo di Banda Di Sintonia in Graphene

Published on October 27, 2010 at 3:55 AM

I Ricercatori al Rensselaer Polytechnic Institute hanno messo a punto un nuovo metodo per usando l'acqua per sintonizzare l'intervallo di banda del graphene del nanomaterial, aprente la porta al nuovi aa transistor e al nanoelectronics basati graphene.

Esponendo una pellicola del graphene all'umidità, il Professor Nikhil Koratkar di Rensselaer ed il suo gruppo di ricerca potevano creare un intervallo di banda nel graphene - un presupposto critico a creare i transistor del graphene. Al centro di elettronica moderna, i transistor sono unità che possono essere "ON" o "OFF" passato per alterare un segnale elettrico. I microprocessori del Computer sono compresi milioni di transistor fatti dal silicio materiale semiconduttore, per cui l'industria attivamente sta cercando un successore.

In questa immagine ottica del micrografo, una pellicola del graphene su un substrato del diossido di silicio sta provanda elettricamente facendo uso di una sonda quattro punti.

Graphene, una lamiera sottile atomo-spessa degli atomi di carbonio sistemati come una rete fissa del collegamento a catena del nanoscale, non ha intervallo di banda. Il gruppo di Koratkar dimostrato come aprire un intervallo di banda nel graphene basato sulla quantità di acqua che hanno adsorbito ad un lato del materiale, di sintonia precisamente l'intervallo di banda a qualsiasi valore da 0 a 0,2 elettronvolt. Questo effetto era completamente reversibile e l'intervallo di banda diminuito di nuovo a zero sotto vuoto. La tecnica non comprende alcun'assistenza tecnica o modifica complicata del graphene, ma richiede un sistema di chiusura dove l'umidità può essere precisamente controllata.

“Graphene è stimato per i sui beni meccanici unici ed attraenti. Ma se doveste costruire un transistor facendo uso di graphene, non funzionerebbe semplicemente come il graphene agisce come un semimetallo ed ha intervallo di banda zero,„ ha detto Koratkar, il professor nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Aerospaziale e Nucleare a Rensselaer. “In questo studio, abbiamo dimostrato un metodo relativamente facile per dare a graphene un intervallo di banda. Ciò ha potuto aprire la porta a usando il graphene per una nuova generazione di transistor, di diodi, di nanoelectronics, di nanophotonics e di altre applicazioni.„

I Risultati dello studio sono stati dettagliati “nell'Intervallo di banda Musicale di carta in Graphene dal Adsorbtion Controllato delle Molecole di Acqua,„ pubblicato questa settimana dal giornale Piccolo.

Nel suo stato naturale, il graphene non ha una struttura peculiare ma intervallo di banda. Si comporta come metallo ed è conosciuto come buon conduttore. Ciò è confrontata a gomma o alla maggior parte della plastica, che sono isolanti e non conducono l'elettricità. Gli Isolanti hanno un grande intervallo di banda - un gap energetico fra la valenza e le bande di conduzione - che impedisce gli elettroni la conduzione liberamente nel materiale.

Fra i due sono i semiconduttori, che possono funzionare come sia un conduttore che isolante. I Semiconduttori hanno una differenza a banda stretta e l'applicazione di un campo elettrico può provocare gli elettroni per saltare attraverso la differenza. La capacità di passare rapidamente fra i due stati - "ON" e "OFF" - è perché i semiconduttori sono così apprezzati nella microelettronica.

“Al centro di tutta l'unità a semiconduttore è un materiale con un intervallo di banda,„ Koratkar ha detto. “Se esaminate i chip ed i microprocessori in odierni telefoni cellulari, dispositivi mobili e computer, ciascuno contiene un gran numero di transistor fatti dai semiconduttori con gli intervalli di banda. Graphene è un materiale zero di intervallo di banda, che limita la sua utilità. Così è critico mettere a punto i metodi per indurre un intervallo di banda nel graphene per rendergli un materiale semiconduttore pertinente.„

La simmetria della struttura di grata dei graphene è stata identificata come una ragione per la mancanza del materiale di intervallo di banda. Koratkar ha esplorato l'idea di rottura della questa simmetria dalle molecole dell'associazione a soltanto un lato del graphene. Per fare questo, da costruzione il graphene su una superficie di silicio e del diossido di silicio e poi ha esposto il graphene ad una camera a atmosfera controllata con umidità controllata. Nella camera, molecole di acqua adsorbite al lato esposto del graphene, ma non sul rivestimento laterale il diossido di silicio. Con la simmetria rotta, l'intervallo di banda di graphene ha fatto, effettivamente, aprirsi, Koratkar ha detto. Inoltre contribuire all'effetto è l'umidità che interagisce con i difetti nel substrato del diossido di silicio.

“Altri hanno indicato come creare un intervallo di banda nel graphene adsorbendo i gas differenti alla sua superficie, ma questo è la prima volta è stata fatta con acqua,„ lui ha detto. “Il vantaggio dell'adsorbimento dell'acqua, confrontato ai gas, è che è economico, non tossico e molto più facile da gestire in un'applicazione del chip. Per esempio, con gli avanzamenti nelle tecnologie d'imballaggio è relativamente diretto costruire un piccolo sistema di chiusura intorno alle parti sicure o la totalità con chip di computer in cui sarebbe abbastanza facile da gestire il livello di umidità.„

Sulla Base del livello di umidità nel sistema di chiusura, i produttori di chip potrebbero sintonizzare reversibilmente l'intervallo di banda di graphene a qualunque valore da 0 a 0,2 elettronvolt, Korarkar ha detto.

Sorgente: http://www.rpi.edu/

Last Update: 11. January 2012 20:41

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