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Posted in | Nanoelectronics | Graphene

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Moléculas de Água Novas do Uso do Método para a Faixa Gap de Ajustamento em Graphene

Published on October 27, 2010 at 3:55 AM

Os Pesquisadores no Rensselaer Polytechnic Institute desenvolveram um método novo para usar a água para ajustar a diferença de faixa do graphene do nanomaterial, abrindo a porta aos transistor e ao nanoelectronics graphene-baseados novos.

Expor um filme do graphene à umidade, o Professor Nikhil Koratkar de Rensselaer e sua equipa de investigação podiam criar uma diferença de faixa no graphene - uma condição prévia crítica a criar transistor do graphene. No centro da eletrônica moderna, os transistor são os dispositivos que podem ser "ON" ou "OFF" comutado para alterar um sinal elétrico. Os microprocessadores do Computador são compreendidos de milhões de transistor feitos do silicone material semiconducting, para que a indústria está procurando activamente um sucessor.

Nesta imagem óptica da micrografia, um filme do graphene em uma carcaça do dióxido de silicone está sendo testado electricamente usando uma ponta de prova do quatro-ponto.

Graphene, uma folha átomo-grossa dos átomos de carbono arranjados como uma cerca do elo de corrente do nanoscale, não tem nenhuma diferença de faixa. A equipe de Koratkar demonstrada como abrir uma diferença de faixa no graphene baseado na quantidade de água que fixaram a um lado do material, ajustando precisamente a diferença de faixa a algum valor de 0 a 0,2 volts de elétron. Este efeito era inteiramente reversível e a diferença de faixa reduzida de volta a zero sob o vácuo. A técnica não envolve nenhuma engenharia ou alteração complicada do graphene, mas exige um cerco onde a umidade possa ser precisamente controlada.

“Graphene é premiado para suas propriedades mecânicas originais e atractivas. Mas se você devia construir um transistor usando o graphene, simplesmente não trabalharia como o graphene actua como um semi-metal e tem a diferença de faixa zero,” disse Koratkar, um professor no Departamento da Engenharia Mecânica, Aeroespacial, e Nuclear em Rensselaer. “Neste estudo, nós demonstramos um método relativamente fácil para dar a graphene uma diferença de faixa. Isto podia abrir a porta a usar o graphene para uma nova geração de transistor, de diodos, de nanoelectronics, de nanophotonics, e de outras aplicações.”

Os Resultados do estudo foram detalhados “na diferença de Faixa Ajustável de papel em Graphene pelo Adsorbtion Controlado de Moléculas de Água,” publicado esta semana pelo jornal Pequeno.

Em seu estado natural, o graphene não tem uma estrutura peculiar mas nenhuma diferença de faixa. Comporta-se como um metal e é sabido como um bom condutor. Isto é comparado à borracha ou à maioria dos plásticos, que são isoladores e não conduzem a electricidade. Os Isoladores têm uma grande diferença de faixa - uma diferença de energia entre o valence e as faixas de condução - que impede que os elétrons conduzam livremente no material.

Entre os dois são os semicondutores, que podem funcionar como um condutor e um isolador. Os Semicondutores têm uma diferença de faixa estreita, e a aplicação de um campo elétrico pode provocar elétrons para saltar através da diferença. A capacidade para comutar rapidamente entre os dois estados - "ON" e "OFF" - é porque os semicondutores são tão valiosos na microeletrônica.

“No centro de todo o dispositivo de semicondutor é um material com uma diferença de faixa,” Koratkar disse. “Se você olha as microplaquetas e os microprocessadores em telemóveis de hoje, em dispositivos móveis, e em computadores, cada um contem uma multidão de transistor feitos dos semicondutores com diferenças de faixa. Graphene é um material zero da diferença de faixa, que limite seu serviço público. Assim é crítico desenvolver métodos para induzir uma diferença de faixa no graphene para fazer-lhe um material semiconducting relevante.”

A simetria da estrutura de estrutura dos graphene foi identificada como uma razão para a falta do material da diferença de faixa. Koratkar explorou a ideia de quebrar esta simetria ligando moléculas a somente um lado do graphene. Para fazer este, fabricou o graphene em uma superfície do silicone e do dióxido de silicone, e exps então o graphene a uma câmara ambiental com umidade controlada. Na câmara, moléculas de água fixadas ao lado expor do graphene, mas não no revestimento lateral o dióxido de silicone. Com a simetria quebrada, a diferença de faixa do graphene fez, para abrir certamente, Koratkar disse. Igualmente contribuir ao efeito é a umidade que interage com os defeitos na carcaça do dióxido de silicone.

“Outro mostraram como criar uma diferença de faixa no graphene fixando gáss diferentes a sua superfície, mas este é a primeira vez que foi feita com água,” ele disse. “A vantagem da adsorção da água, comparada aos gáss, é que é barato, nontoxic, e muito mais fácil controlar em uma aplicação da microplaqueta. Por exemplo, com avanços em tecnologias deempacotamento é relativamente directa construir um cerco pequeno em torno de determinadas peças ou a totalidade de um chip de computador em que seria bastante fácil controlar o nível de umidade.”

Baseado no nível da umidade no cerco, os fabricantes de chips poderiam reversìvel ajustar a diferença de faixa do graphene a qualquer valor de 0 a 0,2 volts de elétron, Korarkar disse.

Source: http://www.rpi.edu/

Last Update: 11. January 2012 19:45

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