تغییر باند گپ در گرافن یکی از دغدغه‌های پژوهشگران است. بیشتر روش‌های موجود، دارای محدودیت‌هایی هستند. اخیرا یک تیم تحقیقاتی، راهبردی جدید ارائه کرده است که با آن می‌توان باند گپ گرافن را تغییر داد به‌طوری‌که محدودیت‌های روش‌های رایج نیز در آن وجود ندارد.
راهبرد جدیدی برای ایجاد باند گپ در گرافن
تغییر باند گپ در گرافن یکی از دغدغه‌های پژوهشگران است. بیشتر روش‌های
موجود، دارای محدودیت‌هایی هستند. اخیرا یک تیم تحقیقاتی، راهبردی جدید
ارائه کرده است که با آن می‌توان باند گپ گرافن را تغییر داد به‌طوری‌که
محدودیت‌های روش‌های رایج نیز در آن وجود ندارد.
برخلاف سیلیکون، گرافن فاقد باند کپ الکترونیکی است. باند گپ به محدوده
انرژی گفته می‌شود که توسط الکترون‌ها اشغال نشده و برای کاربردهای
الکترونیکی حائز اهمیت است. ایجاد یک باندگپ در محدوده انرژی الکترونی
گرافن یک پیش نیاز ضروری برای به‌کارگیری گرافن در ترانزیستورها است.
برای این منظور محققان وارد عمل شدند.
آنها دریافتند که فشارهای منطقه‌ای در گرافن می‌تواند خواص هدایت را در این
ماده تغییر دهد. با تغییر این فشارها، باند گپ گرافن دستخوش تغییر می‌گردد.
مهندسی فشار، یکی از راهبردهای رایج در صنعت نیمه‌هادی‌ها است. در حال حاضر
راه‌های متعددی برای ایجاد یک فشار قابل کنترل به گرافن شناخته شده است.
برخی از این راه‌ها عبارتند از، مورفولوژی‌های فشار مانند چروک‌ها در گرافن
تمیز معلق در یک محلول، بالون‌های گرافنی روی بستر الگودار و سوپر شبکه‌های
فشاری گرافنی روی بستر شبکه‌ای نامنطبق.
پژوهشگران مرکز تحقیقاتی واتسون IBM، موسسه مواد سینسیا مادرید و دانشگاه
رودبوند، راه تازه‌ای برای ایجاد باند گپ در گرافن ارائه کرده‌اند. آنها با
استفاده از دروازه الکترواستاتیکی موفق به انجام این کار شدند. تونی لو، از
مرکز تحقیقات واتسون IBM، می‌گوید ما نشان دادیم که میدان‌های شبه مغناطیسی
که با استفاده از تغییر شکل‌های طول موج بلند ایجاد می‌شوند، با یک پتانسیل
اسکالر الکتریکی جفت شده و در نتیجه یک حالت هالدین ایجاد می‌کنند که این
کار در نهایت منجر به تغییر باند گپ می‌گردد. حالت هالدین به‌معنای ایجاد
عایق کوانتومی هال بدون استفاده از میدان مغناطیسی است.
این گروه نتایج کار خود را در قالب مقاله‌ای تحت عنوان“Gaps tunable by
electrostatic gates in strained graphene” در نشریه Physical Review B به
چاپ رسانده‌اند. تونی هال که نویسنده اول این مقاله است می‌گوید: «این کار
ما یک مثال از دسته‌ای از مواد است که عایق توپولوژیکی بوده اما حالت
هالدین از خود نشان می‌دهد». تونی لو می‌افزاید، تا کنون همه راه‌ها برای
باز کردن باند گپی در گرافن منتهی به تاثیر روی هدایت الکترونی گرافن شده
است. در دو روش رایج، دولایه‌های بایاس شده و گرافن دارای عامل شیمیایی،
این مشکل در حرکت جهش (هوپینگ) تاثیر گذار است. در نانوروبان‌های گرافنی
این هدایت چند صدبرابر کمتر از گرافن توده‌ای است بنابراین با استفاده از
راهبرد جدید می‌توان بر این مشکل فائق آمد. این تیم تحقیقاتی معتقدند این
راهبرد را می‌توان با روش‌های فعلی نیز ترکیب کرد.
