بررسی دقیق‌تر خواص الکترونیکی گرافن

پژوهشگران آمریکایی و ژاپنی موفق شدند با استفاده از نیترید بور به‌عنوان زیر لایه، خواص الکتریکی گرافن را اندازه‌گیری کنند. پیش از این از موادی نظیر اکسید سیلیکون برای این کار استفاده می‌شد که این ماده در نتایج کار، اختلال ایجاد می‌کرد.

پژوهشگران آمریکایی و ژاپنی موفق شدند با
استفاده از نیترید بور به‌عنوان زیر لایه، خواص الکتریکی گرافن را اندازه‌گیری
کنند. پیش از این از موادی نظیر اکسید سیلیکون برای این کار استفاده می‌شد
که این ماده در نتایج کار، اختلال ایجاد می‌کرد.

گرافن ماده‌ای است که کاربردهای بسیاری را در صنعت الکترونیک خواهد داشت.
این ماده نازک، می‌تواند روزی جایگزین تراشه‌های سیلیکونی شود که با این
کار اندازه آنها کوچکتر، سریع‌تر و کم مصرف‌تر خواهند شد. علاوه‌بر
کاربردها این ماده در مدارات و پیل‌های خورشیدی، به‌دلیل هدایت الکتریکی
گرافن، این ماده مورد توجه فیزیک‌دانان قرار گرفته است.
 

علاوه‌براین گرافن به‌دلیل مقاومت بسیار
کمی که دارد به الکترون اجازه می‌دهد تا به مانند فوتون به‌راحتی و با سرعت
بسیار بالا در ساختار شش ضلعی آن حرکت کند. مشکل پیش رو، اندازه‌گیری دقیق
خواص الکترونیکی گرافن است. معمولا برای چنین اندازه‌گیری‌هایی، گرافن را
روی بستری قرار می‌دهند که این بستر روی نتایج بدست آمده اختلال ایجاد می‌کند.
محققان دانشگاه آریزونا با همکاری همتایان خود در MIT و موسسه علوم ملی
مواد ژاپن موفق شدند گامی در جهت حل این مشکل بردارند. آنها دریافتند که با
قرار دادن گرافن روی یک ماده‌ای با ساختاری مشابه، می‌توانند خواص
الکترونیکی گرافن را با دقت بیشتری اندازه‌گیری کنند.
این گروه نیترید بور را جایگزین ویفر
سیلیکونی کردند، نیترید بور ساختاری شبیه گرافن دارد با این تفاوت که
به‌جای کربن، نیتروژن و بور قرار دارد، آنها توانستند خواص الکتریکی و
توپوگرافی این ماده را اندازه‌گیری کنند. هرچند نیترید بور ساختاری شبیه
گرافن دارد اما از نظر الکتریکی کاملا با آن متفاوت است به‌طوری که گرافن
رسانای الکتریکی است در حالی که نیترید بور عایق است.

این گروه قصد داشت تا با قرار دادن گرافن روی یک بستر مناسب خواص خود گرافن
را بررسی کند در حالی که اگر گرافن روی یک فلز قرار گیرد آنگاه نمی‌توان
هدایت گرافن را اندازه‌گیری کرد زیرا هدایت فلزی در نتیجه تست اختلال ایجاد
می‌کند.

آنها با استفاده از میکروسکوپ STM به مطالعه ساختار گرافن پرداختند و در
این بین برآمدگی‌هایی در حدود یک نانومتر را مشاهده کردند. آنها این گرافن
را روی یک بستر نیترید بور قرار دادند که این کار موجب شد تا برآمدگی‌های
تا حدی صاف شود. حال می‌توان خواص الکترونیکی گرافن را بررسی کرد. اگر
گرافن روی اکسید سیلیکون قرار می‌گرفت نوسانات دانسیته الکترونی در گرافن
ده‌ها برابر بیشتر از حالتی می‌بود که نیترید بور زیر لایه باشد.

آنها با قرار دادن گرافن در میان دو الکترود طلا، هدایت آن را اندازه‌گیری
کردند همچنین از میکروسکوپ STM برای بررسی توپوگرافی آن استفاده کردند.
پژوهشگران با استفاده از مود طیف سنجی STM، توانستند سطح انرژی فرمی را در
گرافن اندازه‌گیری کنند.