• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Ny metod för att karakterisera grafen

    Lagret av grafen (svart bikakestruktur) inkapslat i bornitrid (blått) placeras på en supraledare (grå) och kopplas till en mikrovågsresonator. Genom att jämföra mikrovågssignaler (RF), motståndet och kvantkapacitansen för den inbäddade grafenen kan bestämmas. Kredit:University of Basel, Institutionen för fysik/Schweiziska institutet för nanovetenskap

    Forskare har utvecklat en ny metod för att karakterisera grafens egenskaper utan att använda störande elektriska kontakter, så att de kan undersöka både motståndet och kvantkapacitansen hos grafen och andra tvådimensionella material. Forskare från det schweiziska nanovetenskapsinstitutet och University of Basel's Department of Physics rapporterade sina resultat i tidskriften Physical Review Applied.

    Grafen består av ett enda lager av kolatomer. Det är genomskinligt, hårdare än diamant och starkare än stål, ändå flexibel, och en betydligt bättre ledare av elektricitet än koppar. Sedan grafen först isolerades 2004, forskare över hela världen har undersökt dess egenskaper och möjliga tillämpningar för det ultratunna materialet. Andra tvådimensionella material med liknande lovande användningsområden finns också; dock, lite forskning har utförts i deras elektroniska strukturer.

    Inget behov av elektriska kontakter

    Elektriska kontakter används vanligtvis för att karakterisera de elektroniska egenskaperna hos grafen och andra tvådimensionella material. Dock, dessa kan väsentligt förändra materialens egenskaper. Professor Christian Schönenbergers team från det schweiziska nanovetenskapsinstitutet och universitetet i Basels fysikavdelning har nu utvecklat en ny metod för att undersöka dessa egenskaper utan att använda kontakter.

    Att göra detta, forskarna bäddade in grafen i isolatorn bornitrid, placerade den på en supraledare och kopplade den till en mikrovågsresonator. Både det elektriska motståndet och kvantkapacitansen hos grafenet påverkar resonatorns kvalitetsfaktor och resonansfrekvens. Även om dessa signaler är mycket svaga, de kan fångas med hjälp av supraledande resonatorer.

    Genom att jämföra mikrovågsegenskaperna hos resonatorer med och utan inkapslad grafen, forskarna kan bestämma både det elektriska motståndet och kvantkapacitansen. "Dessa parametrar är viktiga för att bestämma grafens exakta egenskaper och för att identifiera begränsande faktorer för dess tillämpning, " förklarar Simon Zihlmann, en doktorand i Schönenbergers grupp.

    Även lämplig för andra tvådimensionella material

    Den bornitrid-inkapslade grafenen fungerade som ett prototypmaterial under metodens utveckling. Grafen integrerat i andra material kan undersökas på samma sätt. Dessutom, andra tvådimensionella material kan också karakteriseras utan användning av elektriska kontakter; till exempel, halvledaren molybdendisulfid, som har tillämpningar inom solceller och optik.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com