امکان استفاده صنعتی از لایه گرافن روی نیترید بور

گرافن ماده‌ای ارزشمند است که می‌تواند مشکلات زیادی را در حوزه ادوات همراه کوچک و کامپیوترهای بسیار سریع حل کند. با چنین پتانسیلی هنوز نمی‌توان از این ماده در میکروتراشه‌ها استفاده کرد چرا که چالش‌های زیادی در این مسیر وجود دارد.

گرافن ماده‌ای ارزشمند است که می‌تواند
مشکلات زیادی را در حوزه ادوات همراه کوچک و کامپیوترهای بسیار سریع حل
کند. با چنین پتانسیلی هنوز نمی‌توان از این ماده در میکروتراشه‌ها استفاده
کرد چرا که چالش‌های زیادی در این مسیر وجود دارد. حل این مشکل شاید
به‌وسیله یک سیستم نانومقیاس جدید مبتنی بر لایه‌های بسیار نازک باشد. این
مواد می‌تواند در قطعات میکروالکترونیکی مختلف، حسگرها و کاتالیست‌ها مورد
استفاده قرار گیرد. پژوهشگران دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا یک ماده دو بعدی
لایه‌ای، ترکیبی از گرافن و نیترید بور شش ضلعی، را تولید کرده‌اند که با
استفاده از آن می‌توان عملکرد ترانزیستورها را در مقیاس صنعتی بهبود داد.

جوشا رابینسون از محققان این پروژه می‌گوید دیگر گروه‌ها نشان دادند که
گرافن روی نیترید بور می‌تواند عملکرد ترانزیستورها را ۲ تا ۳ برابر افزایش
دهد، اما این موضوع در مقیاس صنعتی جواب نمی‌دهد. برای اولین بار ما
توانستیم این ماده را در مقیاس ویفری تولید کنیم.

در مقاله‌ای که این گروه در نشریه ACS Nano به چاپ رسانده‌اند، جزئیاتی
درباره نحوه ادغام یک لایه نازک گرافنی به ضخامت یک یا دو اتم با یک لایه
نیترید بور به ضخامت چند اتم تا چند صد اتم را ارائه کرده است. از این
سیستم دولایه‌ای برای تولید ترانزیستور اثر میدان گرافنی جهت استفاده در
ادوات الکترونیکی با فرکانس بالا و ادوات اپتوالکترونیکی استفاده می‌شود.

 

8619.jpg
 
 
تحقیقات پیشین نشان داده بود که از نیترید
بور شش ضلعی می‌توان به‌عنوان جایگزینی برای دی اکسید سیلیکون و دیگر دی
الکتریک‌های با عملکرد بالا استفاده کرد. اما گرافن نمی‌تواند این نقش را
به‌خوبی ایفا کند. اما از آنجایی که بور و کربن در جدول تناوبی کنار یکدیگر
هستند و از نظر ساختاری نیز نیترید بور شش ضلعی شباهت زیادی به ساختار
گرافن دارد این دو ماده را می‌توان با هم ترکیب کرد. در حقیقت نیترید بود
به‌عنوان گرافن سفید شناخته می‌شود. مشکلی که در این میان وجود داشت عدم
امکان تولید صنعتی این ماده بود.

پژوهشگران دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا این مشکل را با استفاده از یک روش
متداول حل کردند. آنها با استفاده از اتصال اتم‌های هیدروژن به گرافن،
گرافن اپیتاکسیالی تولید کردند. سپس نیترید بور را روی بستری از جنس فلزات
انتقالی رشد دادند و در ادامه این لایه را با استفاده از فرآیند انتقال به
سطح گرافن منتقل کردند. با این کار اولین سیستم گرافن اپیتاکسیالی با
نیترید بور تولید شد که امکان تولید آن در مقیاس صنعتی وجود دارد.