Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

De Topografie van Nanoscale Mag Helpen de Elektronika van Graphene van de Hoge snelheid Vooruitgaan

Published on November 19, 2012 at 3:55 AM

Door graphene structuren boven op nanometer-schaal „stappen“ te vervaardigen in siliciumcarbide worden geëtst, hebben de onderzoekers voor het eerst een wezenlijke elektronische bandgap in het materiaal geschikt voor ruimte-temperatuur elektronika die gecreeerd.

Dit is een de microscoopmening van de perspectief atoom (AFM)kracht van graphitized geulen die diep 18 nanometers zijn. Krediet: Technologie van Georgië van de Hoffelijkheid

Het Gebruik van nanoscaletopografie om de eigenschappen van graphene te controleren kon vervaardiging van transistors en andere apparaten vergemakkelijken, potentieel openend de deur voor het ontwikkelen van alle-koolstofgeïntegreerde schakelingen.

De Onderzoekers hebben een bandgap van ongeveer 0.5 elektron-volts in 1.4 nanometer gebogen secties van graphene nanoribbons gemeten. De ontwikkeling kon nieuwe richting aan het gebied van grapheneelektronika verstrekken, dat met de uitdaging van creëren bandgap noodzakelijk voor verrichting van elektronische apparaten heeft geworsteld.

„Dit is een nieuwe manier om over te denken hoe te om hoge snelheids graphene elektronika te maken,“ bovengenoemde Edward Conrad, een professor in de School van Fysica bij het Instituut van Georgië van Technologie. „Wij kunnen nu ernstig het maken van snelle transistors van graphene bekijken. En omdat ons proces scalable is, als wij één transistor kunnen maken, kunnen wij miljoenen hen potentieel maken.“

De bevindingen waren gepland om 18 November in de Fysica van de dagboekAard worden gemeld. Het onderzoek, bij het Instituut van Georgië van Technologie in Atlanta en bij SOLEIL, de Franse nationale synchotronfaciliteit wordt gedaan, is gesteund door het Nationale Centrum van de Wetenschap en van de Techniek van het Onderzoek van de Materialen van Foundation van de Wetenschap (MRSEC) bij Technologie van Georgië, de W.M. Stichting van Keck en het Universitaire Fonds van de Partner van de Ambassade van Frankrijk dat.

De Onderzoekers begrijpen nog niet waarom graphene nanoribbons geworden semiconducting aangezien zij buigen om uiterst kleine stappen in te gaan - ongeveer 20 nanometers diep - die in de wafeltjes van het siliciumcarbide worden gesneden. Maar die de onderzoekers geloven dat de spanning als krommingen van het koolstofrooster, samen met de beperking van elektronen wordt veroorzaakt, kan factoren zijn die tot bandgap leiden. Nanoribbons zijn samengesteld uit twee lagen van graphene.

De Productie van de semiconducting graphenestructuren begint met het gebruik van e-stralen geulen in de wafeltjes van het siliciumcarbide te snijden, die normaal opgepoetst zijn om een vlakke oppervlakte voor de groei van epitaxial graphene tot stand te brengen. Gebruikend een oven op hoge temperatuur, worden de tientallen duizenden graphenelinten dan gekweekt over de stappen, gebruikend fotolithografie.

Tijdens de groei, de scherpe randen van „geulen“ besnoeiing in het siliciumcarbide meer vlot als materiële pogingen worden om zijn vlakke oppervlakte te herwinnen. De de groeitijd moet daarom zorgvuldig worden gecontroleerd om de smalle eigenschappen van het siliciumcarbide te verhinderen teveel te smelten.

De graphenevervaardiging moet ook langs een specifieke richting worden gecontroleerd zodat het rooster van het koolstofatoom in de stappen langs leunstoel“ richting de van het materiaal de „groeit. „Het is als het proberen om een lengte van ketting-verbinding omheining te buigen,“ Conrad verklaarde. „Het wil slechts één manier buigen.“

De nieuwe techniek laat niet alleen de verwezenlijking van een bandgap in het materiaal, maar potentieel ook de vervaardiging van volledige geïntegreerde schakelingen van graphene zonder de behoefte aan interfaces toe die weerstand introduceren. Aan beide kanten van de semiconducting sectie van graphene, behouden nanoribbons hun metaaleigenschappen.

„Wij kunnen duizenden deze geulen maken, en wij kunnen hen maken overal wij willen op het wafeltje,“ bovengenoemd Conrad. „Dit is meer dan enkel semiconducting graphene. Het materiaal bij de krommingen is semiconducting, en het heeft vastgemaakt aan graphene onophoudelijk aan beide kanten. Het is fundamenteel een Shottky barrièreverbinding.“

Door graphene onderaan één rand van de geul en toen omhoog de overkant te kweken, konden de onderzoekers in theorie twee verbonden barrières produceren Shottky - een fundamentele component van halfgeleiderapparaten. Conrad en zijn collega's werken nu die transistors te vervaardigen op hun ontdekking worden gebaseerd.

De Bevestiging van bandgap kwam uit de hoek-vastbesloten die metingen van de foto-emissiespectroscopie bij het Synchotron CNRS in Frankrijk worden gemaakt. Daar, staken de onderzoekers krachtige fotonstralen in series van graphene in brand nanoribbons en maten de uitgezonden elektronen.

„U kunt de energie van de elektronen meten die uit komen, en u kunt de richting meten waaruit zij,“ bovengenoemd Conrad uit komen. „Van die informatie, kunt u achteruit werken om informatie over de elektronische structuur van nanoribbons te krijgen.“

De Theoretici hadden voorspeld dat het buigen graphene tot een bandgap in het materiaal zou leiden. Maar bandgap door het onderzoeksteam wordt gemeten dat was groter dan wat was voorspeld.

Voorbij de bouw van transistors en andere apparaten, voortaan zal het werk de onderzoekers proberen om meer te leren over wat tot bandgap leidt - en hoe te om het te controleren. Het bezit kan door de hoek van de kromming in graphene worden gecontroleerd nanoribbon, die kan worden gecontroleerd door de diepte van de stap te veranderen.

„Als u probeert om een tapijt over een kleine onvolmaaktheid in de vloer te leggen, zal het tapijt over het gaan en u kunt niet zelfs weten de onvolmaaktheid daar is,“ Conrad verklaarde. „Maar als u over een stap gaat, kunt u vertellen. Er is waarschijnlijk een waaier van hoogten waarin wij de kromming kunnen beïnvloeden.“

Hij voorspelt dat de ontdekking tot nieuwe activiteit zal leiden aangezien andere grapheneonderzoekers proberen om de resultaten te gebruiken.

„Als u een snel apparaat kunt aantonen, zullen heel wat mensen in dit geinteresseerd zijn,“ Conrad zei. „Als dit werk op grote schaal, het een nichemarkt voor hoge snelheid kon lanceren, krachtige elektronische apparaten.“

Bron: http://www.gatech.edu/

Last Update: 19. November 2012 04:30

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit