به‌رغم قابلیت بالای گرافن، هنوز مشکلاتی در به‌کارگیری از آن وجود دارد. یکی از این چالش‌ها فقدان مدل مناسبی برای نسبت نویز به سیگنال در گرافن است. پژوهشگران آزمایشگاه ملی لورنس به بررسی این شاخص پرداخته، و در نهایت برای گرافن منفرد و گرافن دولایه، مدلی برای پیش‌بینی نسبت نویز به سیگنال ارائه کرده‌اند.
تعیین نسبت سیگنال به نویز در گرافن
به‌رغم قابلیت بالای گرافن، هنوز مشکلاتی در به‌کارگیری از آن وجود دارد. یکی از این چالش‌ها فقدان مدل مناسبی برای نسبت نویز به سیگنال در گرافن است. پژوهشگران آزمایشگاه ملی لورنس به بررسی این شاخص پرداخته، و در نهایت برای گرافن منفرد و گرافن دولایه، مدلی برای پیش‌بینی نسبت نویز به سیگنال ارائه کرده‌اند.
گرافن یکی از مواد منحصربه‌فردی است که الکترون می‌تواند با سرعتی نزدیک به سرعت نور از میان آن عبور کند. این سرعت ۱۰۰ برابر حرکت الکترون در سیلیکون است. علاوه بر این، استحکام و انعطاف‌پذیری گرافن موجب شده که برای استفاده در صنعت الکترونیک ایده‌آل باشد؛ اما برای به‌کارگیری در ادوات الکترونیکی باید نسبت سیگنال به نویز افزایش یافته، نویز پیش‌زمینه کاهش یابد. این در حالی است که گرافن، هم به‌صورت منفرد و هم دولایه، دارای نسبت سیگنال به نویز کمی است؛ به‌خصوص وقتی روی بستر سیلیکا یا دیگر مواد دی‌الکتریک قرار می‌گیرد. همینک فقدان یک مدل خوب برای نویز گرافن به‌عنوان مشکلی پیش روی توسعه‌دهندگان است.
برای حل این مشکل محققان آزمایشگاه ملی لورنس در برکلی با همکاری گروه‌‌هایی از دیگر مراکز، موفق به ارائه‌ی اولین مدل از سیگنال به نویز در گرافن قرار گرفته بر بستر سیلیکا شدند.
یوگانگ زانگ، از آزمایشگاه ملی لورنس، در مطالعات خود دریافته که مقدار نویز در گرافن قرارگرفته بر بستر سیلیکا در نواحی که دانسیته‌ی الکترونی کم باشد، کمتر از دیگر نواحی است. در نیمه‌هادی‌هایی نظیر سیلیکون در نواحی که دانسیته‌ی الکترونی کم است، نویز زمینه بالاترین مقدار ممکن می‌باشد.
در این پروژه مقادیر نویز در ۴ نمونه‌ی گرافن در حالت‌های منفرد یا دولایه بررسی شد، این کار به درک بهتر برهم‌کنش موجود میان گرافن و بستر سیلیکا کمک بسیاری می‌کند. نتایج کار این گروه نشان داد که در گرافن‌های تک‌لایه با نزدیک شدن یا دور شدن از منطقه‌ی دارای کمترین دانسیته‌ی الکترون ملقب به نقطه‌ی دیرک، نویز کاهش می‌یابد؛ بنابراین تشکیل یک الگویM شکل می‌دهد. در مورد گرافن دو لایه با نزدیک شدن به نقطه‌ی دیرک نویز کاهش می‌یابد؛ اما با دور شدن از این نقطه نویز افزایش می‌یابد و بنابراین تشکیل یک الگوی V شکل می‌دهد. داده‌های نویز نزدیک نقطه‌ی دیرک رابطه‌ی مستقیمی با توزیع غیر یکنواخت فضایی بار دارد.
