Nanoscale-Topographie Hilft möglicherweise Vor- Hochgeschwindigkeits-Graphene-Elektronik

Published on November 19, 2012 at 3:55 AM

Indem sie graphene Zellen auf Nmschuppe „die Schritte fabrizierten“, die in Silikonkarbid geätzt werden, haben Forscher zum ersten Mal ein erhebliches elektronisches bandgap im Material erstellt, das für Raumtemperaturelektronik geeignet ist.

Dieses ist eine Perspektivenatomkraft-Mikroskop (AFM)ansicht von graphitierten Gräben, die 18 nm tief sind. Kredit: Höflichkeit Georgia-Technologie

Gebrauch von nanoscale Topographie, die Eigenschaften von graphene zu steuern konnte die Fälschung von Transistoren und von anderen Einheiten ermöglichen und die Klappe für sich entwickelnde Gesamtkohlenstoff integrierte Schaltungen möglicherweise öffnen.

Forscher haben ein bandgap von ungefähr 0,5 Elektronvolt in 1,4 nmeckblechen graphene nanoribbons gemessen. Die Entwicklung könnte neue Richtung zum Bereich von graphene Elektronik zur Verfügung stellen, die mit der Herausforderung des Erstellens von bandgap notwendig für Operation von elektronischen Geräten gekämpft hat.

„Dieses ist eine neue Denkweise über, wie man Hochgeschwindigkeits-graphene Elektronik macht,“ sagte Edward Konrad, ein Professor in der Schule von Physik an der Georgia-Fachhochschule. „Wir können der Herstellung von schnellen Transistoren vom graphene jetzt ernsthaft betrachten. Und weil unser Prozess ersteigbar ist, wenn wir einen Transistor herstellen können, können wir Millionen von ihnen möglicherweise machen.“

Die Ergebnisse wurden eingeplant, Am 18. November in der Zapfen Natur-Physik berichtet zu werden. Die Forschung, erfolgt an der Georgia-Fachhochschule In Atlanta und an SOLEIL, der Französische nationale Synchrotonteildienst, ist durch die National- Science FoundationMaterial-Forschungs-Wissenschafts-und Technik-Mitte (MRSEC) an Georgia-Technologie, an W.M. Keck Foundation und am Partner-HochschulFonds von der Botschaft von Frankreich unterstützt worden.

Forscher nicht noch verstehen, warum graphene nanoribbons Halbleiter werden, während sie verbiegen, um kleine Schritte einzutragen - ungefähr 20 nm tief - die in die Silikonkarbidwafers geschnitten werden. Aber die Forscher glauben, dass die Spannung, die als die Kohlenstoffgitterbiegungen, zusammen mit der Beschränkung von Elektronen verursacht wird, möglicherweise die Faktoren ist, die das bandgap erstellen. Die nanoribbons werden aus zwei Schichten graphene verfasst.

Produktion der Halbleiter-graphene Zellen fängt mit dem Gebrauch von Eträgern, Gräben in Silikonkarbidwafers zu schneiden an, die normalerweise poliert werden, um ein Planum für das Wachstum von Epitaxial- graphene zu erstellen. Unter Verwendung eines Hochtemperaturofens werden zehn Tausenden graphene Bänder dann über den Schritten, unter Verwendung der photolithographie gewachsen.

Während des Wachstums werden die Grate „des Graben“ Schnittes in das Silikonkarbid glatter, während das Material versucht, sein Planum wiederzugewinnen. Die Wachstumszeit muss deshalb sorgfältig gesteuert werden, um die schmalen Silikonkarbidmerkmale an zu viel schmelzen zu verhindern.

Die graphene Fälschung muss entlang einer spezifischen Richtung esteuert auch sein, damit das Kohlenstoffatomgitter in die Schritte entlang der „Lehnsessel“ Richtung des Materials wächst. „Sie ist wie das Versuchen, eine Länge des Kettengliedzauns zu verbiegen,“ Konrad erklärte. „Sie möchte nur eine Möglichkeit verbiegen.“

Die neue Technik ermöglicht nicht nur die Schaffung eines bandgap im Material, aber möglicherweise auch die Fälschung von gesamten integrierten Schaltungen vom graphene ohne den Bedarf an den Schnittstellen, die Widerstand vorstellen. Auf jeder Seite vom Halbleiterkapitel des graphene, behalten die nanoribbons ihre metallischen Eigenschaften bei.

„Wir können Tausenden von diesen Gräben machen, und wir können sie machen überall, das wir auf dem Wafer wünschen,“ sagte Konrad. „Dieses ist mehr als gerade Halbleiter-graphene. Das Material an den Biegungen ist Halbleiter, und es hat zum graphene kontinuierlich auf beiden Seiten befestigt. Es ist im Allgemeinen eine Shottky-Sperrenkreuzung.“

Indem sie das graphene hinunter einen Rand des Grabens und dann herauf die andere Seite wuchsen, konnten die Forscher im Theorieerzeugnis zwei verbundene Shottky-Sperren - ein Grundbestandteil von Halbleiterbauelementen. Konrad und seine Kollegen arbeiten jetzt, um die Transistoren zu fabrizieren, die auf ihrer Entdeckung basieren.

Bestätigung des bandgap kam von den Winkel-entschlossenen Fotoemissionsspektroskopiemaßen, die am Synchroton CNRS in Frankreich gemacht wurden. Dort feuerten die Forscher starke Photonträger in Reihen der graphene nanoribbons ab und maßen die ausgestrahlten Elektronen.

„Sie können die Energie der Elektronen messen, denen herausgekommen und Sie die Richtung messen können, von der sie herauskommen,“ sagten Konrad. „Von diesen Informationen, können Sie rückwärts arbeiten, um Informationen über die elektronische Zelle der nanoribbons zu erhalten.“

Theoretiker hatten vorausgesagt, dass verbiegendes graphene ein bandgap im Material erstellen würde. Aber das bandgap, das vom Forschungsteam gemessen wurde, war größer als, was vorausgesagt worden war.

Über Gebäudetransistoren und anderen Einheiten in der zukünftigen Arbeit hinaus versuchen die Forscher, mehr über, was das bandgap - erstellt und wie man zu lernen es steuert. Das Eigentum wird durch den Winkel der Biegung im graphene nanoribbon gesteuert möglicherweise, das gesteuert werden kann, indem man die Tiefe des Schrittes ändert.

„Wenn Sie versuchen, einen Teppich über einer kleinen Unvollkommenheit im Boden zu legen, geht der Teppich über ihn hinaus und Sie wissen möglicherweise nicht einmal, dass die Unvollkommenheit dort,“ Konrad erklärte ist. „Aber, wenn Sie über einen Schritt hinausgehen, können Sie sagen. Es gibt vermutlich eine Reichweite der Höhen, in denen wir die Biegung beeinflussen können.“

Er sagt voraus, dass die Entdeckung neue Aktivität erstellt, wie andere graphene Forscher versuchen, die Ergebnisse zu verwenden.

„Wenn Sie eine schnelle Einheit demonstrieren können, sind viele Leute diesbezüglich interessiert,“ sagte Konrad. „Wenn dieses in großem Rahmen arbeitet, könnte es eine Marktnische für die Hochgeschwindigkeits-, hochkarätigen elektronischen Geräte starten.“

Quelle: Gerät

Last Update: 19. November 2012 04:31

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