Elektronikk forskere kjærlighet graphene. En to-dimensjonal ark av karbon ett atom tykt, er graphene som en motorvei for elektroner, som rakett gjennom materialet med 100 ganger den mobiliteten de har i silisium.
Men å skape graphene-baserte enheter vil være utfordrende, sier forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST), fordi nye målinger viser at lagdeling graphene på et substrat forvandler sin travle speedway i bratte bakker og daler som gjør det vanskeligere for elektroner til komme seg rundt.
I en ny artikkel i Nature Physics, NIST forskerne også si at graphene kan være et ideelt medium for sondering interaksjoner mellom elektriske ledere og isolatorer ved hjelp av en scanning tunneling mikroskop (STM).
Ifølge NIST Fellow Joseph Stroscio, graphene er ideelle egenskaper er bare tilgjengelig når den er isolert fra omgivelsene.
"For å få mest mulig nytte av graphene, må vi forstå fullt ut hvordan graphene egenskaper endres når satt i virkelige forhold, for eksempel del av en enhet der den er i kontakt med andre typer materialer," Stroscio sier.
Typiske halvledere chips er en komplisert "sandwich" av vekslende gjennomføre, halvledende og isolerende lag og strukturer. For å utføre sitt eksperiment, gjorde NIST gruppen sin egen sandwich med et enkelt atom ark med graphene og en annen dirigent adskilt av et isolerende lag. Når bunnen dirigent er ladet, medfører det en lik og motsatt ladning i graphene.
Undersøkt under en STM, som er følsomme for belastet tilstand graphene, bør den høye elektron mobilitet gjør graphene ser ut som en særpreg fly. Men, sier NIST forsker Nikolai Zhitenev, «Det vi fant, er at variasjoner i den elektriske potensialet i isolerende underlaget er avbryte banene til elektronene i graphene, skaper brønner hvor elektronene bassenget og redusere deres mobilitet."
Denne effekten er spesielt tydelig når gruppen utsetter underlaget montert graphene til høye magnetiske felter. Da elektroner, som allerede er gjort svak av underlaget interaksjoner, mangler energi til å skalere fjell av motstand og bosette seg i isolerte lommer av "quantum dots," nanometer-skala regioner som begrenser elektriske ladninger i alle retninger.
Det er ikke bare dårlige nyheter. Direkte tilgang til graphene med en skannet sonde gjør det også mulig å undersøke fysikken i andre substrat interaksjoner på en nanoscopic skala, noe som er mindre mulig i konvensjonelle halvlederkomponenter hvor de viktigste transport-lagene er begravd under overflaten.
"Vanligvis kan vi ikke studere isolatorer på atom skala", sier Stroscio. "The STM arbeider med et lukket kretsløp som holder en konstant tunneling strøm ved å justere tip-utvalg avstand. På en isolator er det ingen strøm tilgjengelig, slik at systemet vil holde presser spissen nærmere underlaget før det til slutt krasjer inn i overflate. graphene lar oss komme nær nok til disse substrat materialer for å studere deres elektriske egenskaper, men ikke så nært at vi ødelegger underlaget og instrument. "
Kilde: http://www.nist.gov/