محققان در آمریکا و کره جنوبی نشان داده‌اند که گرافن را می‌توان با استفاده از اتم‌های نیتروژن دوپ کرد. این محققان براساس نتایج خود پیشنهاد می‌دهند که می‌توان در الکترونیک گرافنی از فرآیندهایی بهره برد که مشابه فرآیندهایی هستند که در فناوری سیلیکون بطور گسترده استفاده می‌شوند.
اتم های نیتروژن را می‌توان در شبکه گرافن قرار داد
محققان در آمریکا و کره جنوبی نشان داده‌اند که گرافن را می‌توان با
استفاده از اتم‌های نیتروژن دوپ کرد. این محققان براساس نتایج خود پیشنهاد
می‌دهند که می‌توان در الکترونیک گرافنی از فرآیندهایی بهره برد که مشابه
فرآیندهایی هستند که در فناوری سیلیکون بطور گسترده استفاده می‌شوند.
با دوپ‌کردن می‌توان الکترون‌هایی از یک ماده حذف و یا به آن اضافه کرد.
دوپ‌کردن شیمیایی بطور گسترده در صنعت سیلیکون استفاده می‌شود، اما تا قبل
از این مطالعه هنوز مشخص نبود که آیا می‌توان این نوع دوپ‌کردن را برای
گرافن بکار برد. اَبهای پاسوپاتی، از دانشگاه کلمبیا و یکی از این محققان،
گفت: “ما در کارمان به روشنی نشان داده‌ایم که اتم‌های منفرد نیتروژن
جایگزین اتم‌های کربن در شبکه گرافن می‌شوند. ما برای اولین بار مشاهده
کرده‌ایم که واقعا چگونه اتم‌های نیتروژن در این شبکه اتمی قرار می‌گیرند.”
او اضافه کرد که این تکنیک را می‌توان برای دوپ‌کردن قسمت‌های مختلف یک صفحه منفرد
گرافن به طرق مختلف با تغییر مقدار دوپ‌کردن شیمیایی در عرض این صفحه، استفاده کرد.
گرافن همچنین ممکن است با عناصر دیگری مانند بور دوپ شود. بور بجای اضافه کردن
الکترون‌ها به گرافن، آنها را از گرافن دور می‌کند.
این محققان متوجه شدند که اتم‌های اضافی ساختار اصلی صفحه‌های گرافن را بطور قابل
توجهی تغییر نمی‌دهند. برای سیلیکون نیز مقادیر کمی از فسفر برای دوپ‌کردن آن
استفاده می‌شود، اما این مقادیر ساختار اصلی سیلیکون را بطور اساسی تغییر نمی‌دهد.
این محققان فیلم‌های گرافنی خود را با عبور گازهای حاوی کربن و مقادیر کمی از
آمونیاک از روی یک ورقه مسی در دمای بالا رشد دادند. تصویربرداری دقیق با استفاده
از یک میکروسکوپ تونل‌زن پیمایشگر، آشکار کرد که اتم‌های نیتروژن جانشین اتم‌های
کربنِ داخل شبکه لانه‌زنبوری منظم گرافن می‌شوند.
پاسوپاتی توضیح داد: “همانند دوپ‌کننده‌های فسفری در سیلیکون، اتم نیتروژن در
مقایسه با اتم کربن یک الکترون والانس اضافی دارد. ما متوجه شدیم که تقریبا نصف این
بار الکتریکی اضافی در سرتاسر شبکه گرافن توزیع می‌شود، در حالی که بقیه این بار در
اطراف اتم‌های نیتروژن قرار می‌گیرد.”
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.
