Grafeen halfgeleider op grote schaal | Grafeen (graphene)
Grafeen halfgeleider op grote schaal

Onderzoekers van het Georgia Institute of Technology vinden manier om op grote schaal grafeen halfgeleider te vervaardigen.

Grafeen, een koolstoflaag van één atoom, kan elektrische ladingen veel sneller vervoeren dan andere gekende en gebruikte materialen omdat de elektronen vrij stromen door het materiaal, alsof ze geen massa ervaren. Echter, er is een probleem, grafeen gedraagt zich als geleider en niet als halfgeleider.

Wat een materiaal halfgeleidend maakt is de ‘band gap’, en die is vereist om de stroom aan en uit te kunnen switchen in logische circuits. Vergelijk het met een aan(I)- en uitknop(O), bij grafeen ontbreekt die. Een ‘voorlopig’ nadeel opgelopen door z’n perfecte hexagonale structuur. De schakelbaarheid tussen aan(I) en uit(O) is afhankelijk van het verschil tussen beide, tussen de energie van het materiaals vrije elektronen en de energie die nodig is om vrij te bewegen en stroom te geleiden. Bij het toepassen van de juiste hoeveelheid externe energie kunnen elektronen naar de andere kant van de ‘gap’ springen en geleidend worden.

Het werd theoritisch voorspeld dat door het buigen van grafeen een fysieke vervorming ontstaat die van invloed kan zijn op de elektronische eigenschappen van het materiaal. Een theorie die bleek te kloppen, althans de onderzoekers uit Georgia.
Zij groeiden 2 vellen grafeen bovenop een siliciumcarbidesubstraat met kleine geulen erin geëtst, precies mini-loopgraven. Het grafeen begon te groeien, viel in de geulen, vormde de nodige krommingen en verkreeg de banden die nodig zijn om een halfgeleider te worden.

“Dit is een andere manier van denken over hoe hoge-snelheid grafeen elektronica te maken,” zei Edward Conrad, professor in ‘the School of Physics, the Georgia Institute of Technology’.

“Dit is meer dan alleen halfgeleidend grafeen. Het materiaal bij de krommingen is halfgeleidend, en het is voortdurend verbonden met grafeen aan beide kanten. Het is eigenlijk een Shottky barrière kruising.”

“Het proces is schaalbaar, als we er één kunnen maken, kunnen we er miljoenen maken”

Waarom de banden halfgeleidend worden nadat ze buigen door de aangelegde geulen kunnen de onderzoekers niet meedelen (nog niet). Er kwam ook geen verklaring waarom de band gap groter was dan verwacht.

Bron: sciencedaily.com


3D print schaalmodel structuur grafeen