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Graphene의 튜닝 밴드 갭을위한 새로운 방법을 사용 물 분자

Published on October 27, 2010 at 3:55 AM

Rensselaer 폴리 테크닉 연구소의 연구원들은 새로운 graphene 기반의 트랜지스터와 nanoelectronics에 문을 열고, nanomaterial의 graphene의 밴드 격차를 조정하기 위해 물을 사용하기위한 새로운 방법을 개발했습니다.

graphene 트랜지스터를 만드는 중요한 전제 조건 - 습도 graphene 필름을 노출함으로써, Rensselaer 교수 Nikhil Koratkar와 그의 연구팀은 graphene의 밴드 갭을 만들 수 있었다. 현대 전자의 중심, 트랜지스터는 전기 신호를 변경하려면 "해제"를 "ON"또는 전환 수있는 장치입니다. 컴퓨터 마이크로 프로세서는 업계가 적극적으로 후계자를 찾고 있습니다하는 semiconducting 소재 실리콘에서 만들어진 트랜지스터의 수백만 구성되어 있습니다.

이 광학 현미경 이미지에, 이산화 규소 기판에 graphene 필름 전기 4 포인트 프로브를 사용하여 테스트되고 있습니다.

Graphene, nanoscale 철조망 울타리와 같은 배열 탄소 원자의 원자 두께 시트는, 아무 밴드 갭이 없습니다. Koratkar의 팀이 그들은 재료의 한쪽으로 adsorbed 물의 양을 기반으로 graphene에 밴드 갭을 여는 방법을 시연, 정확하게 0에서 0.2 전자 볼트 어떤 값을 밴드 격차를 조정. 이 효과는 완전히 가역이고 밴드 격차가 진공하에 제로 다시 감소. 이 기술은 복잡한 엔지니어링 또는 graphene의 수정을 포함하지만, 습도가 정확하게 제어할 수 있습니다 인클로저가 필요하지 않습니다.

"Graphene은 그 독특하고 매력적인 기계적 특성을 위해 소중히입니다. 그러나 graphene을 사용하여 트랜지스터를 만들어 주면, 그것이 단순히 세미 금속과 같은 graphene 행위로 업무와 제로 밴드 갭을 가지고 않겠다"Koratkar에서 교수는 말했다 기계, 항공 우주, 그리고 Rensselaer에서 원자력 공학과. "이 연구에서 우리는 graphene에게 밴드 갭을 제공을 위해 비교적 쉬운 방법을 보여주었다. 이것은 트랜지스터, 다이오드, nanoelectronics, nanophotonics 및 기타 애플 리케이션의 새로운 세대 graphene를 사용하여 문을 열 수 있습니다."

연구의 결과가 신문에 대한 자세한 있었다 "물 분자의 제어 Adsorbtion로 Graphene에 조정할 수있는 밴드 갭,"일지 소에서 이번 주 발표했다.

자연 상태에서, graphene은 독특한 구조 있지만 밴드 격차가 있습니다. 그것은 금속으로 행동하고 좋은 지휘자로 알려져 있습니다. 이것은 절연체이며 전기를 수행하지 고무 또는 대부분의 플라스틱에 비교됩니다. 원자와 전도 밴드 사이의 에너지 갭 - - 자료에서 자유롭게 수행에서 전자를 방지 절연체가 큰 밴드 갭을 가지고.

두 사람 사이에 도체와 절연체 모두 같은 기능을 할 수 반도체가 있습니다. 반도체는 좁은 밴드 갭을 가지고, 그리고 전기장의 응용 프로그램은 차이를 통해 이동 전자를 자극 수 있습니다. 신속하게 두 가지 상태 사이를 전환할 수있는 능력 - "에"및 "오프"는 - 반도체는 반도체에 이렇게 중요한 이유입니다.

"모든 반도체 소자의 중심에서 밴드 갭을 가진 물질이있다"Koratkar 고 말했다. 당신이 칩 및 마이크로 프로세서 오늘날의 휴대 전화에서 모바일 장치와 컴퓨터를 보면 "각각의 밴드 갭과 반도체로 만들어진 트랜지스터의 다수가 포함되어 있습니다. Graphene는 유틸리티를 제한하는 제로 밴드 갭 소재입니다. 그래서 중요합니다 그 관련 물질 semiconducting 수 있도록 graphene의 밴드 갭을 유도하는 방법을 개발. "

graphene의 격자 구조의 대칭은 밴드 갭의 재료의 부족을위한 이유로 확인되었습니다. Koratkar는 graphene의 한 측면으로 바인딩 분자하여이 대칭을 깨는의 아이디어를 탐험. 이렇게하려면, 그는 실리콘과 이산화 규소의 표면에 graphene를 조작하고 제어 습도 환경 챔버로 graphene 노출. 챔버에서, 물 분자는 graphene의 노출 측면 adsorbed가 아니라 이산화 규소가 직면하고있는 측면. 대칭이 깨진로, graphene의 밴드 갭은 실제로, 문 열어 않았 Koratkar 고 말했다. 또한 효과에 기여하는 것은 이산화 규소 기판의 결함과 상호 작용 수분입니다.

"기타의 표면에 다른 건가를 adsorbing으로 graphene에 밴드 갭을 만드는 방법을 보여주지만, 이것은 그것이 물로 완료되었습니다 처음이다"고 말했다. "가스로 비교하여 물 흡착,의 장점은 저렴한 독성 및 칩 응용 프로그램에서 제어하기 훨씬 쉽다는 것입니다. 예를 들어, 마이크로 패키징 기술의 진보와 함께 특정 주변 작은 인클로저를 구성하는 비교적 간단합니다 부품 또는 그것이 습도 수준을 제어하는​​ 것은 매우 쉬울 것이있는 컴퓨터 칩의 전체. "

인클로저에서 습도 수준에 따라 칩 제조 업체들이 reversibly 0-0.2 전자 볼트에서 어떤 가치 graphene의 밴드 격차를 조정할 수 Korarkar했다.

출처 : http://www.rpi.edu/

Last Update: 9. October 2011 20:36

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