کنترل حرکت الکترون‌ها در گرافن

فیزیکدانان دانشگاه آریزونا در حال پیدا کردن راهی هستند که می‌تواند به پیشرفت چشمگیر فناوری مدارهای الکترونیکی منجر شود.

سال گذشته گروهی از محققان دانشگاه آریزونا از نیترید بور به‌عنوان زیرلایه
برای نشاندن گرافن استفاده کرده و نشان دادند که نیترید بور علاوه بر حفاظت
مکانیکی، خواص الکترونیکی گرافن را بهبود می‌بخشد. هم‌اکنون آنها دریافتند
که نیترید بور بر مهاجرت الکترون‌ها از میان گرافن نیز نیز اثر می‌گذارد.

برای ساختن یک ترانزیستور ابتدا باید بتوانیم جریان الکترون‌ها را متوقف
کنیم. ولی در گرافن الکترون‌ها آزادانه در حرکتند؛ به‌طوری‌که می‌توانند از
یک طرف آن وارد و از طرف دیگر خارج شوند. این رفتار، کنترل حرکت الکترون‌ها
در گرافن را دشوار می‌سازد. ولی اخیراً محققان کشف کرده‌اند که استقرار
گرافن روی نیترید بور مانع عبور الکترون‌ها از درون آن می‌شود.

 
این موفقیت با قرار دادن گرافن روی نیترید بور تحت زاویه خاصی به‌دست آمد. در نتیجه
این امر ساختارهای شش‌وجهی دو ماده با هم هم‌پوشانی کرده و یک ساختار شش‌وجهی
بزرگتر موسوم به ابر شبکه ایجاد کردند.

زمانی که یک صفحه گرافن تحت زاوبه مناسبی روی یک صفحه نیترید بور قرار می‌گیرد یک
ساختار شش‌وجهی ثانویه ایجاد می‌شود که بر حرکت الکترون‌ها در نمونه تاثیر می‌گذارد

اگر این زاویه دقیقاً درست باشد، حالتی پیش می‌آید که در آن هیچ الکترونی عبور
نمی‌کند. این اثر به اندازه الگوی شش‌وجهی و اینکه چگونه این دو ماده روی هم
قرارمی‌گیرند بستگی دارد. با وجود این، هنوز دانشمندان نتوانسته‌اند جهتگیری گرافن
روی نیترید بور را به‌دقت کنترل کنند. به‌همین دلیل آنها نمونه‌های بسیاری ساخته و
ساختار هرکدام را با STM بررسی می‌کنند و چنانچه ساختار شش‌وجهی کوچک باشد آن
نمونه‌ها خوب نیستند و کنار گذاشته می‌شوند. در کل فقط حدود ۱۰ الی ۲۰ درصد از
نمونه‌ها مطلوب هستند.

اگر روزی امکان کنترل خودکار این فرآیند فراهم شود، تجهیزات گرافنی می‌توانند
جایگزین تجهیزات سیلیکونی موجود شوند.