نگاهی تحقیقاتی به اتصالات فلز- گرافن

گرافن با ساختاری شامل یک تک لایه از اتم های کربن، دارای خواصی کاربردی در نسل بعدی ادوات الکترونیکی است. از آنجایی که لازمه ساخت ابزاهای الکترونیکی ایجاد اتصال بین گرافیت و دنیای بیرون از طریق حداقل دو سیم فلزی است، محققان دانشگاه آرکانزاس مطالعات وسیعی بر روی چگونگی تاثیر سطح مشترک فلز – گرافن، بر روی حرکت الکترون ها انجام دادند. بنا به ادعای پژوهشگران مذکور، نتایج این کار رفتار پیچیده اتصالات گرافن را تا حدودی روشن کرده و مقداری از مسیر طراحی دقیق ادوات الکترونیکی را پیموده است.

محققان اثرات سطح مشترک گرافن – فلز را بر انتقال الکترون ها مورد مطالعه
قرار دادند. گرافن با ساختاری شامل یک تک لایه از اتم‌های کربن، دارای
خواصی کاربردی در نسل بعدی ادوات الکترونیکی است. از آنجایی که لازمه ساخت
ادوات الکترونیکی ایجاد اتصال بین گرافیت و دنیای بیرون از طریق حداقل دو
سیم فلزی است، محققان دانشگاه آرکانزاس مطالعات وسیعی بر روی چگونگی تاثیر
سطح مشترک فلز – گرافن، بر روی حرکت الکترون‌ها انجام دادند. بنا به ادعای
پژوهشگران مذکور، نتایج این کار رفتار پیچیده اتصالات گرافن را تا حدودی
روشن کرده و مقداری از مسیر طراحی دقیق ادوات الکترونیکی را پیموده است.

به گفته لوپز دانشیار فیزیک دانشگاه آرکانزاس، در صورتی که بخواهیم از
گرافن در یک ابزار الکترونیکی استفاده کنیم، باید در مورد آنچه که در سطح
مشترک گرافن با فلز اتفاق می افتد، اطلاعاتی داشته باشیم. در فناوری‌های
فعلی فرض بر آن است که در نقاط اتصال گرافن با بیرون که الکترون را منتقل
می کنند، گرافن نشانده شده و به‌همین علت است که در این نقاط، مانند فلزات
واقعی بار الکتریکی زیادی وجود دارد اما در واقع این نقاط اتصال از فلزات
واسطه تشکیل شده‌اند که با گرافن پیوند برقرار کرده‌اند.

لوپز خاطر نشان می‌کند: “هنگامی که پیوند کوالانسی با گرافن برقرار می‌شود،
ساختار الکترونیکی آن به‌هم می‌ریزد. بنابراین محاسبه انتقال الکترون ها
فراتر از این فرض که اتصالات از جنس خود گرافن هستند، ضروری است”.

لوپز و همکارانش به بررسی چگونگی انتقال الکترون‌ها در اتصال بین گرافیت و
تیتانیوم به‌عنوان فلزی که توسط بسیاری از تیم‌های تحقیقاتی مورد استفاده
قرار گرفته است، پرداختند. آنها خواص مواد یک اتصال واقعی را در نظر گرفتند
و یافته‌های خود را با مدل‌های موجود مقایسه کردند. محاسبات با استفاده از
مبانی مکانیک کوانتوم و با ابزارهای محاسباتی پیشرفته انجام شد. بر اساس
مبانی مکانیک کوانتوم، الکترون‌هایی که در اتصالات فلز و گرافن هستند مانند
باریکه نوری که بر یک کریستال تابیده می شود، عمل می‌کنند: بعضی از آنها
پراکنده و برخی آنها از کریستال عبور می‌کنند. شفافیت الکترونیکی در نقاط
اتصال گرافن به‌معنای تعدادی از الکترون‌هاست از یک نقطه اتصال به نقطه
اتصال دیگر منتقل می‌شوند. در این تحقیق، پژوهشگران حداکثر دقت را در
محاسبات شفافیت الکترونیکی اتصالات واقعی گرافن – فلز، تا به امروز به‌کار
برده‌اند.

بنا به ادعای پژوهشگران مذکور، نتایج این کار رفتار پیچیده اتصالات گرافن
را تا حدودی روشن کرده و مقداری از مسیر طراحی دقیق ابزارهای الکترونیکی را
پیموده است.

Salvador Barraza-Lopez دانشیار فیزیک دانشگاه Arkansan، Markus Kindermann
از موسسه تکنولوژی Georgia و M.Y. Chou از موسسه Academia Sinica تایوان،
یافته های خود را در این زمینه در مجله Nano letter به چاپ رساندند.