جیمز تور و همکارانش از دانشگاه رایس علم ساخت گرافن دولایهای باکیفیت را پیشرفت دادهاند. آنها توانستهاند گرافن دولایهای نیمهرسانا را با استفاده از کاتالیست نیکل گرم بصورت مستقیم روی بستر عایق رشد دهند.
رشد گرافن دولایهای روی بسترهای عایق
جیمز تور و همکارانش از دانشگاه رایس علم ساخت گرافن دولایهای باکیفیت را
پیشرفت دادهاند. آنها توانستهاند گرافن دولایهای نیمهرسانا را با
استفاده از کاتالیست نیکل گرم بصورت مستقیم روی بستر عایق رشد دهند.
گرافن معمولا روی یک کاتالیست فلزی، اغلب مس، رشد مییابد و آن را قبل از
آنکه بتوان در یک مدار استفاده کرد، باید به یک بستر عایق الکتریکی مانند
دیاکسید سیلیکون انتقال داد. این فرآیند انتقال زمانبر و پرزحمت است.
اکنون محققان دانشگاه رایس نشان دادهاند که میتوان مقادیر بزررگی از
گرافن دولایهای را بطور مستقیم روی بسترهای عایق متنوع رشد داد. آنها
فرآیند انتقال گرافن را حذف کردهاند و رشد صفحههای بزرگی از گرافن نیمهرسانا
که برای یکپارچهسازی داخل ترانزیستورهای الگوداده شده آماده هستند، را
تسهیل کردهاند.
یک لایه منفرد از گرافن یک نیمهفلز است، به همین دلیل برای بسیاری از کاربردهای
الکترونیکی نامناسب است. اما گرافن دولایهای یک نیمهرسانا است. خواصش بسته به
انحراف یا چرخش لایهها نسبت به همدیگر است و با استفاده از یک میدان الکتریکی
اعمال شده در عرض لایهها، قابل تنظیم است.
این فرآیند جدید به قابلیت حل اتمها کربن در نیکل گرم وابسته است. این محققان
بوسیله تبخیر، روکشی از نیکل روی دیاکسید سیلیکون ایجاد کردند و یک فیلم پلیمری (منبع
کربن) روی آن قرار دادند.
گرم کردن این ساندویچ تا ۱۰۰۰ درجه سلسیوس در حضور جریانی از گاز آرگن و هیدروژن،
منجر به مذاب شدن و نفوذ پلیمر به داخل این فلز شد؛ بمحض سرد کردن، گرافن روی نیکل
و سطوح دیاکسید سیلیکون تشکیل شد. موقعی که نیکل و گرافن تصادفی که روی نوک تشکیل
شده بود، با اچینگ حذف شدند؛ گرافن دولایهای متصل به بستر دیاکسید سیلیکون باقی
ماند.
تور میگوید: “این نوع فرآیند نیاز به انتقال غلتک – به – غلتک گرافن به یک بستر
الکترونیکی را حذف میکند، زیرا گرافن دو لایهای را اکنون میتوان مستقیم روی
اینگونه بسترها رشد داد.”
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجلهی ACS Nano منتشر کردهاند.
