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グラフェンのチューニングバンドギャップのための新しいメソッドを使用する水の分子

Published on October 27, 2010 at 3:55 AM

レンセラー工科大学の研究者が新しいグラフェンベースのトランジスタやナノエレクトロニクスへの扉を開いて、ナノ材料グラフェンのバンドギャップを調整する水を使用するための新しい方法を開発した。

グラフェントランジスタを作成するための重要な前提条件 - 湿度にグラフェン薄膜を公開することにより、レンセラー工科大学の教授NikhilさんKoratkarと彼の研究チームは、グラフェンのバンドギャップを作成することができた。現代の電子機器の心臓部は、トランジスタの電気信号を変更する"オフ""オン"または切り替えることができるデバイスです。コンピュータのマイクロプロセッサは、業界が積極的に後継者を求めているため、半導体材料のシリコンから作られるトランジスタの数百万人で構成されています。

この光学顕微鏡写真の画像では、二酸化ケイ素の基板上にグラフェン薄膜を電気的に四探針を用いてテストされています。

グラフェン、ナノスケールのチェーンリンクのフェンスのように配置の炭素原子の原子厚シートは、どのバンドギャップを持っていません。 Koratkarのチームは、彼らが材料の片側に吸着された水の量に基づいて、グラフェンのバンドギャップを開く方法を実証、正確に0〜0.2電子ボルトまでの任意の値にバンドギャップを調整する。この効果は、完全には可逆的であり、バンドギャップは、真空下でゼロに戻って減少。手法は、複雑なエンジニアリングやグラフェンの変更が必要になりますが、湿度を正確に制御できる筐体を必要としない。

"あなたはグラフェンを用いたトランジスタを構築した場合グラフェンは、そのユニークで魅力的な機械的性質のために珍重されていますが、それは単に半金属のようなグラフェン行為として動作し、ゼロバンドギャップを持っているだろう、"Koratkar、教授は言ったレンセラー工科大学で機械、航空宇宙、原子力工学専攻。 "この研究では、グラフェンのバンドギャップを与えるための比較的簡単な方法を示した。これは、トランジスタ、ダイオード、ナノエレクトロニクス、ナノフォトニクス、およびその他のアプリケーションの新世代のためのグラフェンを使用してへの扉を開くことができる。"

研究の結果は論文に詳述された"水の分子の制御Adsorbtionによるグラフェンのチューニングバンドギャップ、"ジャーナル小型で今週公開。

その自然な状態では、グラフェンは特異な構造がないバンドギャップを持っています。それは金属のように動作し、優れた導電体として知られています。これは絶縁体であり、電気を行っていないゴムまたはほとんどのプラスチック、と比較されます。価電子帯と伝導帯間のエネルギーギャップ - - 素材で自由に行ってから電子を防止する絶縁体は、大きなバンドギャップを持っている。

両者の間導体と絶縁体の両方として機能することができる半導体は、です。半導体は、狭いバンドギャップを持ち、電界の印加は、ギャップを渡ってジャンプして電子を引き起こすことができる。すぐに二つの状態を切り替える機能 - "オン"と"オフ" - 半導体、マイクロエレクト​​ロニクスではとても貴重である理由です。

"どのような半導体装置の心臓部はバンドギャップを持つ材料である、"Koratkarは言った。もしチップやマイクロプロセッサ、今日の携帯電話に、携帯機器、およびコンピュータを見れば"、それぞれがバンドギャップを持つ半導体で作られたトランジスタの多くが含まれている。グラフェンは、そのユーティリティを制限ゼロバンドギャップ材料、である。だから、重要です。その関連する半導体材料にするためグラフェンのバンドギャップを誘導する方法を開発する。"

グラフェンの格子構造の対称性は、バンドギャップの材料の不足の原因として同定されている。 Koratkarはグラフェンの片側のみに結合する分子によってこの対称性を破るのアイデアを探求。これを行うには、彼はシリコンと二酸化ケイ素の表面にグラフェンを作製し、制御された湿度の環境室にグラフェンを露呈した。チャンバー内に、水分子は、グラフェンのではなく、二酸化ケイ素に面した側に露出している側に吸着。対称性の破れと、グラフェンのバンドギャップは、実際に、開いていない、Koratkarは言った。また、効果に寄与する二酸化ケイ素基板の欠陥と相互作用する水分です。

"その他その表面に別のガスを吸着することによりグラフェンのバンドギャップを作成する方法を示しているが、これはそれを水で行われて初めて、"と彼は言った。 "ガスに比べて水の吸着、、の利点は、安価で無毒、およびチップアプリケーションで制御することがはるかに容易であるということです。例えば、マイクロパッケージング技術の進歩と、それは一定の周りの小さな筐体を構築することは比較的容易です。部品またはそれが湿気のレベルを制御するためには非常に簡単であるとするコンピュータチップの全体。"

Last Update: 22. October 2011 02:51

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