تاثیروجود نقص در بستر کاربید سیلیکون در خواص الکترونیکی گرافن

در حال حاضر گرافن یکی از موادی است که تحقیقات بسیاری را در سراسر جهان به خود معطوف ساخته است. یکی از دلایل این بذل توجه، خواص منحصر و کاربرد‌های این ماده است. اخیرا محققان آلمانی به بررسی تاثیر بسترهای کاربید سیلیکون در خواص الکترونیکی این ماده پرداخته‌اند.

در حال حاضر گرافن یکی از موادی است که تحقیقات بسیاری را در سراسر جهان به خود
معطوف ساخته است. یکی از دلایل این بذل توجه، خواص منحصر و کاربرد‌های این ماده است.
اخیرا محققان آلمانی به بررسی تاثیر بسترهای کاربید سیلیکون در خواص الکترونیکی این
ماده پرداخته‌اند.

محققان دو دانشگاه لیبنیز و PTB بروی تاثیرات بستر در خواص الکترونیکی لایه‌های
گرافن تحقیقاتی را انجام داده‌اند. نتایج کار این گروه نشان می‌دهد که بزودی امکان
کنترل پلاسمون‌ها، نوسانات انتخابی الکترون، در گرافن وجود خواهد داشت.
 

 
شمایی از یک نانوژنراتور قابل لوله‌ای شدنی که از نانومیله‌های اکسید روی
پیزوالکتریک قرار گرفته بین دو صفحه گرافنی تشکیل شده است.
 

گرافن ساختار بسیار جالبی دارد این ماده از یک لایه منظم کربنی تشکیل شده است. ساخت
این لایه فوق العاده نازک بسیار چالش برانگیز است. یکی از روش‌های ممکن برای ساخت
این ماده استفاده از یک بستر عایق اپیتاکسی است، در واقع رشد کنترل شده گرافن روی
عایق کاربید سیلیکون می‌باشد. برای نیل به این هدف ابتدا یک بلور کاربید سیلیکون
گرما داده می‌شود با این کار زمانی که دما به یک حد مشخصی رسید اتم‌های کربن شروع
به مهاجرت به سطح می‌کنند و در این حال یک لایه منفرد روی کاربید سیلیکون، که هنوز
شکل جامد دارد، به خود می‌گیرد. سوالی که اینجا مطرح می‌شود این است که ناهمگونی‌ها
و نقص‌های بلور بستر کاربید سیلیکون چه تاثیری روی خواص الکترونیکی گرافن رشد یافته
می‌گذارد. محققان دو دانشگاه لیبنیز و PTB درصدد برآمدند تا به تحقیق پیرامون اثرات
این نقص روی خواص الکترونیکی گرافن بپردازند. در این میان اولین نگاه متوجه تاثیر
این نقص‌ها روی برانگیختگی الکترون شد که به پلاسمون معروف است.

برای آغاز کار، این گروه تحقیقاتی ابتدا یک سری بلورهای کاربید سیلیکونی با زبری
متفاوت تهیه کردند تفاوت زبری نشان دهنده تفاوت در تعداد نقص‌ها و آسیب‌های سطحی
بسترها است. سپس روی این بسترها گرافن‌ها را رشد دادند. در گام بعد با استفاده از
“پراش الکترونی با انرژی پایین” و “طیف سنجی از دست دادن الکترون”، تاثیر نقص و
ناهمگونی روی برانگیختگی الکترون مورد مطالعه قرار گرفت.

نتایج کار نشان داد رابط تنگاتنگی میان کیفیت سطح و طول عمر پلاسمون وجود دارد. هر
قدر نواقص افزایش می‌یابد انتشار پلاسمون‌ها کاهش می‌یابد و به طبع آن طول عمر
پلاسمون به شدت کوتاه می‌شود. نکته جالب توجه این است که خواص الکترونی دیگر
پلاسمون نظیر پراکندگی الکترون‌ها تغییر چندانی نمی‌کند. این پروژه مسیر استفاده
فنی از گرافن را در آینده هموارتر می‌کند.

نتایج کار این گروه در نشریه The new Journal of physics به چاپ رسیده است.