دانشمندان IBM موفق شده‌اند برای اولین بار باندگپ الکترونیکی بزرگی را در گرافن در دمای اتاق ایجاد کنند. این نتیجه مهم می‌تواند برای کاربردهای الکترونیک دیجیتالی گرافن، مانند مدارهای منطقی و افزاره‌های نوری، در آینده حیاتی باشد.
پیشرفت مهم در الکترونیک گرافن
دانشمندان IBM موفق شده‌اند برای اولین بار باندگپ الکترونیکی بزرگی را در گرافن در
دمای اتاق ایجاد کنند. این نتیجه مهم می‌تواند برای کاربردهای الکترونیک دیجیتالی
گرافن، مانند مدارهای منطقی و افزاره‌های نوری، در آینده حیاتی باشد.
گرافن برای ساخت افزاره‌های نانوالکترونیکی ایده‌آل است، زیرا یک رسانای الکتریکی
بسیار خوب است و در ثانی، نازک‌ترین ماده شناخته شده می‌باشد. با اینحال، این حقیقت
که گرافن فاقد باندگپ است، باعث محدودیت استفاده آن در الکترونیک دیجیتالی بر پایه
سوئیچ جریان شده است.
اخیراً، محققان مطالعه گسترده‌ای بر روی گرافن دولایه‌ای
آغاز کرده‌اند که در صورت اعمال یک میدان الکتریکی عمود می‌تواند باندگپ ایجاد کند.
با اینحال، تلاش‌های صورت گرفته برای گشودن باندگپ بزرگ در دمای اتاق زیاد موفقیت‌آمیز
نبوده است و نسبت‌های بزرگ روشن/خاموش فقط در دماهای بسیار پایین امکانپذیر شده است.
اکنون فائدون آووریس و همکارانش از IBM یک ترانزیستور اثر میدانی (FET) دولایه‌ای
ساخته‌اند که دارای باندگپ ایجاد شده با میدان الکتریکی، به اندازه ۱۲۰meV است و در
دمای اتاق دارای یک نسبت روشن/خاموش به بزرگی ۱۰۰ می‌باشد. این ترانزیستور دارای
ساختار FET دودرگاهی است.
آووریس گفت: “کلید عملکرد بالای این افزاره در استفاده از یک لایه دی‌الکتریک
درگاهی بدیع است. این لایه دی‌الکتریک از یک لایه پلیمری نازک در تماس با گرافن
تشکیل شده است که بر روی آن فیلم نازکی از HfO2، که دارای ثابت دی‌الکترک بزرگ است
و به روش رسوب لایه اتمی تشکیل شده است، ایجاد شده است”.
وجود لایه پلیمری در داخل لایه درگاه باعث ایجاد نسبت روشن/خاموش بالا می‌شود. علت
این امر را می‌توان به کاهش پراکندگی حامل‌های بار در داخل گرافن، که به خاطر
ناخالصی‌های بار در داخل دی‌الکتریک اکسیدی ایجاد می‌شود، نسبت داد. چون دی‌الکتریک
اکسیدی دیگر در تماس مستقیم با گرافن نیست، این کاهش اتفاق می‌افتد.
آووریس گفت: “در این حالت، لایه درگاه و ساختار دو- درگاهی به ما اجازه تولید میدان‌های
قوی برای گشودن باندگپ را می‌دهد”.
این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Nano Letters منتشر کرده‌اند.
