(PhysOrg.com) -- "Graphene är ett mycket spännande material med ett antal intressanta möjligheter, inklusive för användning i elektroniska enheter, " berättar Pablo Jarillo-Herrero PhysOrg.com . "Dock, alla grafensystem är elektroniskt olika varandra. Enskiktsgrafen har andra egenskaper än tvåskiktsgrafen, och dessa har andra egenskaper än grafen med fler lager. Vad vi vill göra är att förstå de specifika egenskaperna hos tvåskiktsgrafen så att vi kan lära oss hur man använder det för olika applikationer."
Jarillo-Herrero är en vetenskapsman vid MIT. Han arbetade med Thiti Taychatanapat, på Harvard, att undersöka några av egenskaperna hos tvåskiktsgrafen, och att avgöra hur elektronisk transport fungerar under vissa förutsättningar. Deras resultat beskrivs i Physical Review Letters:"Electronic Transport in Dual-Gated Bilayer Graphene at Large Displacement Fields."
En av anledningarna till att halvledare fungerar så bra i digital elektronik är att de har ett så kallat bandgap. Detta bandgap gör att halvledare kan slås på och av. För att grafen ska fungera som en hållbar ersättning för dessa halvledare, någon form av lucka skulle behöva öppnas upp i den elektroniska strukturen.
"Det har redan visat sig att det är möjligt att öppna ett bandgap i tvåskiktsgrafen, säger Jarillo-Herrero. "Men det effektiva elektroniska transportgapet är cirka 100 gånger mindre än det teoretiska bandgapet eller det optiska bandgapet. Denna skillnad ger problem. Vi vill förstå egenskaperna hos tvåskiktsgrafen som får detta att hända, och hur det kan ändras.”
Jarillo-Herrero och Taychatanapat erbjuder en systemisk titt på hur bandgapet fungerar i tvåskiktsgrafen. De fann att bandgapet är mindre genom att mäta vid låga temperaturer på mindre än fyra grader Kelvin. "Våra studier visar att bandgapet fortfarande är tillräckligt stort för att slå på och av transistorerna, men på/av-förhållandet är bara tillräckligt högt – i storleksordningen en miljon – vid låga temperaturer, och vi rapporterar detta för första gången i tvåskiktsgrafen, säger Jarillo-Herrero.
Dock, huvudproblemet är att för att tvåskiktsgrafen ska fungera som en livskraftig halvledarersättning, den måste kunna användas i rumstemperatur. Jarillo-Herrero är hoppfull, fastän. "Detta är ett mycket viktigt första steg som hjälper oss att vetenskapligt förstå vad som händer vid låga temperaturer, och förstå mekanismen som inte tillåter den elektroniska transporten att fungera lika bra vid högre temperaturer."
En av frågorna, Jarillo-Herrero tror, är att grafenen vanligtvis sätts på kiseloxid, som introducerar elektronisk störning. "På kiseloxid, elektronerna ser inte hela bandgapet, ” förklarar Jarillo-Herrero. "Så vi försöker karakterisera sjukdomen och bli av med den. Ett sätt att göra detta är att försöka lägga grafenet på olika substrat. När detta är gjort, enorma framsteg görs. Bornitrid är särskilt lovande, men ett antal grupper provar också tvåskiktsgrafen på olika substrat.”
I slutet, Jarillo-Herrero hoppas att informationen från denna demonstration kommer att leda till användningen av tvåskiktsgrafen i digital elektronik. "Vårt arbete erbjuder en början för att lära sig hur tvåskiktsgrafentransistorer fungerar, och lära sig om elektronernas rörlighet i grafen. Förhoppningsvis, när vi förstår egenskaperna hos grafen bättre, vi kan arbeta för framtida integration med elektronik och andra applikationer, ” säger han.
"Den här typen av grundläggande vetenskaplig forskning är mycket viktig, ” fortsätter Jarillo-Herrero. "Saker måste alltid börja på grundnivån innan vi går vidare, och vårt arbete kan leda till användningen av grafen i elektronik.”
Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.
