محققان آمریکایی به بررسی نقش مرز دانه در عملکرد الکترونیکی گرافن پرداختند. نتایج کار انها نشان داد که پراش الکترون اصلی‌ترین عامل کاهش سرعت حرکت الکترون می‌باشد.
مطالعه عمیق‌تر نقش مرز دانه‌ها در عملکرد گرافن
محققان آمریکایی به بررسی نقش مرز دانه در عملکرد الکترونیکی گرافن پرداختند. نتایج کار آنها نشان داد که پراش الکترون اصلی‌ترین عامل کاهش سرعت حرکت الکترون است.
استفاده از گرافن، خواه به‌عنوان جایگزین خواه به‌عنوان ماده مکمل، می‌تواند صنعت الکترونیک آینده را متحول کند. با این حال باید گفت هر چند تولید آزمایشگاهی این ماده ساده است اما تولید انبوه آن با دشواری‌هایی همراه است. گرافن شبکه‌ای از اتم‌های کربن است که به زاویه‌های مختلف به‌هم متصل شده‌اند. زمانی که چیدمان منظم اتم‌ها دچار تغییر شود آنگاه نقص‌هایی در ساختار گرافن بوجود می‌آید که آنها را با مرز دانه نشان می‌دهند. این مرز دانه موجب پراش الکترون عبوری از میان گرافن می‌شود که در نهایت عملکرد الکترونیکی آن را دچار زوال می‌کند.
پژوهشگران موسسه تحقیقاتی بکمن به بررسی رفتارهای الکترونیکی گرافن پرداختند آنها روی مرز دانه‌ها در گرافن متمرکز شدند. این تیم تحقیقاتی گرافن چند بلوری را روش CVD تولید کردند و سپس با استفاده از STM و آنالیز طیف‌سنجی مرز دانه‌ها را در گرافن‌های رشد یافته روی سیلیکون مورد مطالعه قرار دادند. نتایج این پژوهش در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.
لیدینگ از محققان این پروژه می‌گوید ما اطلاعاتی درباره پراش الکترونی در مرز دانه‌ها به‌دست آوردیم که نشان می‌دهد این پراش موجب محدود شدن عملکرد الکترونیکی گرافن می‌شود. مرز دانه در هنگام رشد گرافن با روش CVD ایجاد می‌شود. اگر بخواهید ادوات الکترونیکی با قطعاتی در مقیاس ویفر تولید کنید وجود گرافن عاری از مرز دانه ضروری است. این در حالی است وجود مرز دانه اجتناب ناپذیر است بنابراین بهتر است اطلاعات ما درباره این مرزها افزایش یابد. به اعتقاد من بهتر است ما بدانیم که چه جهت‌گیری‌هایی موجب به حداقل رسیدن پراش الکترونی می‌شود. نتایج کار ما نشان داد که الکترون با رسیدن به مرز دانه دچار افت سرعت می‌شود و الگویی شبیه یک موج ایجاد می‌کند.
تصاویر به‌دست آمده از STM به خوبی اتصال دو بخش را نشان داده و به‌وضوح می‌توان مرز دانه را مشاهده کرد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که زاویه جهت‌گیری ارجحی میان دانه‌ها وجود ندارد. همچنین مشخص شده است که پراش اصلی‌تری مکانیسم کاهش سرعت حرکت الکترون در مرز دانه است. از انجایی که رابطه میان زاویه جهت‌گیری و بخش‌های مختلف گرافن و همچنین طول موج الکترون در نمونه‌های مختلف متفاوت است در نتیجه پراش‌ها نیز متفاوت خواهد بود. پراش بیشتر به‌معنای دشواری بیشتر در حرکت الکترون خواهد بود. این دشواری نیز منجر به کاهش عملکرد الکترونیکی گرافن خواهد شد.
