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La Topografía de Nanoscale Puede Ayudar a la Electrónica De Alta Velocidad Anticipada de Graphene

Published on November 19, 2012 at 3:55 AM

Fabricando las estructuras del graphene encima de la nanómetro-escala “pasos de progresión” grabados el ácido en el carburo de silicio, los investigadores han creado por primera vez un bandgap electrónico sustancial en el material conveniente para la electrónica de la temperatura ambiente.

Ésta es una opinión atómica del microscopio de la fuerza (AFM) de la perspectiva de los fosos grafitados que son 18 nanómetros profundamente. Haber: Tecnología de Georgia de la Cortesía

El Uso de la topografía del nanoscale de controlar las propiedades del graphene podía facilitar la fabricación de transistores y de otros dispositivos, potencialmente abriendo la puerta para los circuitos integrados del todo-carbón que se convertían.

Los Investigadores han medido un bandgap de aproximadamente 0,5 electronvoltios en 1,4 secciones dobladas nanómetro de los nanoribbons del graphene. El revelado podría proporcionar a la nueva dirección al campo de la electrónica del graphene, que ha luchado con el reto de crear el bandgap necesario para la operación de dispositivos electrónicos.

“Esto es un nuevo modo de ver sobre cómo hacer electrónica de alta velocidad del graphene,” dijo a Edward Conrado, profesor en la Escuela de la Física en el Instituto de Tecnología de Georgia. “Podemos ahora considerar seriamente la fabricación de los transistores rápidos de graphene. Y porque nuestro proceso es escalable, si podemos hacer un transistor, podemos potencialmente hacer millones de ellos.”

Las conclusión fueron programadas para ser señaladas el 18 de noviembre en la Física de la Naturaleza del gorrón. La investigación, hecha en el Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta y en SOLEIL, el recurso nacional Francés del sincrotrón, ha sido utilizada por el Centro de la Ciencia y de la Ingeniería de la Investigación de los Materiales de National Science Foundation (MRSEC) en la Tecnología de Georgia, el W.M. Keck Foundation y el Fondo de la Universidad del Socio de la Embajada de Francia.

Los Investigadores todavía no entienden porqué los nanoribbons del graphene llegan a ser semiconductores mientras que doblan para incorporar los pasos de progresión minúsculos - cerca de 20 nanómetros profundamente - que se cortan en los fulminantes del carburo de silicio. Pero los investigadores creen que la deformación inducida como las curvas del cedazo del carbón, junto con el arresto de electrones, puede ser factores que crean el bandgap. Los nanoribbons se componen de dos capas de graphene.

La Producción de las estructuras semiconductoras del graphene comienza con el uso de e-haces de cortar fosos en los fulminantes del carburo de silicio, que se pulen normalmente para crear una superficie plana para el incremento del graphene epitaxial. Usando un horno de alta temperatura, decenas de miles de cintas del graphene entonces se crecen a través de los pasos de progresión, usando fotolitografía.

Durante el incremento, los filos del corte de los “fosos” en el carburo de silicio llegan a ser más lisos mientras que el material tentativa recuperar su superficie plana. El tiempo del incremento se debe por lo tanto controlar cuidadosamente para evitar que las características estrechas del carburo de silicio fundan demasiado.

La fabricación del graphene también debe ser controlada a lo largo de una dirección específica de modo que el cedazo del átomo de carbón crezca en los pasos de progresión a lo largo de la dirección de la “butaca” del material. “Es como intentar doblar una longitud de la cerca de la alambrada,” Conrado explicó. “Quiere solamente doblar una manera.”

La nueva técnica permiso no sólo la creación de un bandgap en el material, pero potencialmente también la fabricación de circuitos integrados enteros del graphene sin la necesidad de los interfaces que introducen resistencia. A cada lado de la sección semiconductora del graphene, los nanoribbons conservan sus propiedades metálicas.

“Podemos hacer millares de estos fosos, y podemos hacerlos dondequiera que queremos en el fulminante,” dijo a Conrado. “Éste es más que apenas graphene semiconductor. El material en las curvas es semiconductor, y ha asociado al graphene contínuo en ambas caras. Es básicamente una unión de la barrera de Shottky.”

Creciendo el graphene abajo de un borde del foso y entonces encima de la otra cara, los investigadores podrían en la producción de la teoría dos barreras conectadas de Shottky - un componente fundamental de los dispositivos de semiconductor. Conrado y sus colegas ahora están trabajando para fabricar los transistores basados en su descubrimiento.

La Confirmación del bandgap vino de las mediciones ángulo-resueltas de la espectroscopia de la fotoemisión hechas en el Sincrotrón CS$CNRS en Francia. Allí, los investigadores encendieron haces de fotón potentes en las matrices de los nanoribbons del graphene y midieron los electrones emitidos.

“Usted puede medir la energía de los electrones que salido, y usted puede medir la dirección de la cual él sale,” dijo a Conrado. “De esa información, usted puede trabajar al reverso para conseguir la información sobre la estructura electrónica de los nanoribbons.”

Los Teóricos habían predicho que el graphene que dobla crearía un bandgap en el material. Pero el bandgap medido por el equipo de investigación era más grande que qué había sido predicha.

Más Allá de los transistores del edificio y de otros dispositivos, en el trabajo futuro los investigadores tentativa aprender más sobre qué crea el bandgap - y cómo controlarlo. La propiedad se puede controlar por el ángulo de la curva en el nanoribbon del graphene, que puede ser controlado alterando la profundidad del paso de progresión.

“Si usted intenta descansar una alfombra sobre una pequeña imperfección en el suelo, la alfombra pasará ella y usted puede ni siquiera saber que la imperfección está allí,” Conrado explicó. “Pero si usted pasa un paso de progresión, usted puede informar. Hay probablemente un rango de las alturas en las cuales podemos afectar a la curva.”

Él predice que el descubrimiento creará nueva actividad como otros investigadores del graphene tentativa utilizar los resultados.

“Si usted puede demostrar un dispositivo rápido, mucha gente estará interesada en esto,” Conrado dijo. “Si esto trabaja a gran escala, podría poner en marcha un mercado muy especializado para los dispositivos electrónicos de alta velocidad, de alto poder.”

Fuente: http://www.gatech.edu/

Last Update: 19. November 2012 04:34

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