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La Topographie de Nanoscale Peut Aider l'Électronique Ultra-rapide Anticipée de Graphene

Published on November 19, 2012 at 3:55 AM

En fabriquant des structures de graphene placé sur la nanomètre-échelle « phases » corrodées dans le carbure de silicium, les chercheurs ont pour la première fois produit un bandgap électronique substantiel dans le matériau adapté pour l'électronique de température ambiante.

C'est une vue atomique de microscope de force (AFM) de point de vue des tranchées graphitées qui sont 18 nanomètres profondément. Crédit : Tech de la Géorgie d'Accueil

L'Utilisation de la topographie de nanoscale de régler les propriétés du graphene a pu faciliter la fabrication des transistors et d'autres dispositifs, ouvrant potentiellement la trappe pour les circuits intégrés se développants de tout-carbone.

Les Chercheurs ont mesuré un bandgap d'approximativement 0,5 électron-volts dans 1,4 parties courbées par nanomètre de nanoribbons de graphene. Le développement pourrait fournir le sens neuf à la zone de l'électronique de graphene, qui a lutté avec le défi de produire le bandgap nécessaire pour le fonctionnement des appareils électroniques.

« C'est une façon de penser neuve au sujet de la façon effectuer l'électronique ultra-rapide de graphene, » a dit Edouard Conrad, un professeur dans l'École de la Physique à l'Institut de Technologie de la Géorgie. « Nous pouvons maintenant regarder sérieusement effectuer les transistors rapides à partir du graphene. Et parce que notre procédé est évolutif, si nous pouvons effectuer un transistor, nous pouvons potentiellement effectuer des millions de eux. »

Les découvertes étaient programmées pour être enregistrées le 18 novembre dans la Physique de Nature de tourillon. La recherche, faite à l'Institut de Technologie de la Géorgie à Atlanta et à SOLEIL, l'installation nationale Française de synchrotron, a été supportée par le Centre de Scientifique et Technique de Recherches de Matériaux de National Science Foundation (MRSEC) au Tech de la Géorgie, à W.M. Keck Foundation et à Fonds d'Université d'Associé de l'Ambassade de la France.

Les Chercheurs ne comprennent pas encore pourquoi les nanoribbons de graphene deviennent semi-conducteurs pendant qu'ils courbent pour écrire des phases minuscules - environ 20 nanomètres profondément - qui sont coupure dans les disques de carbure de silicium. Mais les chercheurs croient que la tension induite pendant que le réseau de carbone courbe, avec le confinement des électrons, peut être des facteurs produisant le bandgap. Les nanoribbons se composent de deux couches de graphene.

La Production des structures semi-conductrices de graphene commence par l'utilisation des e-poutres de couper des tranchées en disques de carbure de silicium, qui sont normalement polis pour produire une surface plane pour l'accroissement du graphene épitaxial. Utilisant un four à hautes températures, des dizaines de milliers de bandes de graphene sont alors développées en travers des phases, utilisant la photolithographie.

Pendant l'accroissement, les tranchants des « tranchées » coupent en carbure de silicium deviennent plus lisses pendant que le matériau essaye de regagner sa surface plane. Le temps d'accroissement doit pour cette raison être soigneusement réglé pour empêcher les caractéristiques techniques étroites de carbure de silicium de fondre trop.

La fabrication de graphene doit également être réglée le long d'un sens particulier de sorte que le réseau d'atome de carbone se développe dans les phases le long du sens du « fauteuil » du matériau. « Elle est comme l'essai de courber une longueur de frontière de sécurité de réseau-barrette, » Conrad a expliqué. « Elle veut seulement courber une voie. »

La technique neuve permet non seulement la création d'un bandgap dans le matériau, mais potentiellement également la fabrication des circuits intégrés entiers du graphene sans besoin de surfaces adjacentes qui introduisent la résistance. Des deux côtés de la partie semi-conductrice du graphene, les nanoribbons maintiennent leurs propriétés métalliques.

« Nous pouvons effectuer des milliers de ces tranchées, et nous pouvons les effectuer n'importe où que nous voulons sur le disque, » a dit Conrad. « C'est plus que juste le graphene semi-conducteur. Le matériau aux courbures est semi-conducteur, et il a fixé au graphene continuellement des deux côtés. C'est fondamentalement une jonction de barrage de Shottky. »

En élevant le graphene en bas d'une arête de la tranchée et puis vers le haut de l'autre côté, les chercheurs pourraient en produit de théorie deux barrages connectés de Shottky - une composante fondamentale des dispositifs de semi-conducteur. Conrad et ses collègues travaillent maintenant pour fabriquer des transistors basés sur leur découverte.

La Confirmation du bandgap est venue des mesures cornière-resolved de spectroscopie de photoémission effectuées au Synchrotron le CNRS en France. Là, les chercheurs ont allumé les faisceaux de photons puissants dans des choix des nanoribbons de graphene et ont mesuré les électrons émis.

« Vous pouvez mesurer l'énergie des électrons que sorti, et vous pouvez mesurer le sens dont ils sortent, » avez dit Conrad. « De cette information, vous pouvez travailler en arrière pour obtenir des informations sur la structure électronique des nanoribbons. »

Les Théoriciens avaient prévu que le graphene de courbure produirait un bandgap dans le matériau. Mais le bandgap mesuré par l'équipe de recherche était plus grand que ce qui avait été prévu.

Au Delà des transistors de bâtiment et d'autres dispositifs, dans les travaux futurs les chercheurs essayeront d'apprendre plus au sujet de ce qui produit le bandgap - et de la façon le régler. La propriété peut être réglée par la cornière de la courbure dans le nanoribbon de graphene, qui peut être réglé en modifiant la profondeur de la phase.

« Si vous essayez d'étendre un tapis au-dessus d'une petite imperfection dans l'étage, le tapis ira au-dessus de lui et vous ne pouvez pas même savoir que l'imperfection est là, » Conrad a expliqué. « Mais si vous allez au-dessus d'une phase, vous pouvez le dire. Il y a probablement un domaine des hauteurs dans lesquelles nous pouvons affecter la courbure. »

Il prévoit que la découverte produira l'activité neuve comme d'autres chercheurs de graphene essayent d'employer les résultats.

« Si vous pouvez expliquer un dispositif rapide, beaucoup de gens seront intéressés par ceci, » Conrad a dit. « Si ceci fonctionne à grande échelle, il pourrait lancer un marché de niches pour les appareils électroniques ultra-rapides et à puissance élevée. »

Source : http://www.gatech.edu/

Last Update: 19. November 2012 04:31

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