استفاده از نیترید بور به‌عنوان بستری برای گرافن

محققان آزمایشگاه ملی لورنس در برکلی با همکاری همتایان خود در دانشگاه کالیفرنیا اقدام به تست نیترید بور به‌عنوان بستر برای حفظ خواص ذاتی گرافن کردند. نتایج نشان داد اگر گرافن روی بستر نیترید بور بررسی شود، خواص فیزیکی و الکتریکی آن متفاوت از حالتی است که روی بستر دی اکسید سیلیس باشد.

محققان آزمایشگاه ملی لورنس در برکلی با همکاری همتایان خود در دانشگاه
کالیفرنیا اقدام به تست نیترید بور به‌عنوان بستر برای حفظ خواص ذاتی گرافن
کردند. نتایج نشان داد اگر گرافن روی بستر نیترید بور بررسی شود، خواص
فیزیکی و الکتریکی آن متفاوت از حالتی است که روی بستر دی اکسید سیلیس باشد.

بسترها تاثیر بسزای روی خواص گرافن دارند، بنابراین اگر بخواهیم روی خواص
ذاتی گرافن کار کنیم بهترین کار این است که گرافن را به حالت معلق در آوریم.
البته با این گرافن ناپایدار شده و برای انجام آزمون‌هایی نظیر STM نامناسب
خواهد بود. دلیل این امر لرزش گرافن زیر نوک است بنابراین باید بستر مناسب
این کار در نظر گرفته شود.

یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه کلمبیا در سال ۲۰۱۰ گزارش کردند که گرافن روی
بستر نیترید بور هدایت الکتریکی بسیار بیشتری نسبت به دی اکسید سیلیکون
خواهد داشت. بنابراین برای جلوگیری از تغییر در ساختار الکترونیکی گرافن،
باید از ماده‌ای که دارای باند گپ بزرگ و فاقد پیوندهای دانگلینگ باشد به‌عنوان
بستر استفاده کرد.

 
چیزی که باعث شد از نیترید بور به‌عنوان
بستری برای گرافن استفاده شود، خواص غیرمعمول آن است. ساختار شش ضلعی
نیترید بور بسیار شبیه گرافن است که فقط به جای کربن، نیتروژن و بور در
ساختار آن قرار دارد. ساختار شبکه نیترید بور ۱٫۷ درصد بزرگتر از گرافن
بوده و متناسب آن نیست. با این حال تراز شدن گرافن روی نیترید بور بسیار
بهتر از اکسید سیلیس است. برخلاف گرافن، نیترید بور باند گپ بسیار بزرگی
دارد.

برای ایجاد سیستم گرافن/ نیترید بور، محققان بلورهای نیترید بور را به‌صورت
ورقه‌هایی احیاء کردند. این ورقه‌ها روی لایه‌ای از جنس دی اکسید سیلیس
نشست داده شد.

برای ایجاد لایه گرافن، از روش رسوب شیمیایی از فاز بخار روی مس استفاده
شد. این ورقه‌ها از بستر مس به‌روی پلاستیک نرم منتقل شدند. سپس با پرس
کردن پلاستیک روی نیترید بود، گرافن به روی ورقه نیترید بور منتقل گردید.
کل مجموعه با استفاده از دمای بالا مورد عملیات حرارتی قرار گرفت. حال
می‌توان این مجموعه را به زیر میکروسکوپ STM منتقل کرد. نوک میکروسکوپ تمام
سطح گرافن را اسکن کرده به‌طوری‌که توپوگرافی و غلظت بار محلی روی گرافن
مشخص می‌شود. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که از نقطه نظر توپوگرافی،
گرافن روی نیترید بور با گرافن روی دی اکسید سیلیس تفاوت زیادی دارند. زبری
گرافن روی نیترید بور بسیار کمتر از گرافن روی دی اکسید سیلیس است. همچنین
دانسیته بار روی بستر نیترید بور بسیار کمتر است.

نتایج این تحقیق در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.