Det anmärkningsvärda materialet grafen utlovar ett brett spektrum av tillämpningar inom framtida elektronik som kan komplettera eller ersätta traditionell kiselteknik. Forskare från gruppen Electronic Properties of Materials vid University of Vienna har nu banat väg för integrering av grafen i den nuvarande silicidbaserade tekniken. De har publicerat sina resultat i den nya open access -tidskriften för Nature Publishing -gruppen, Vetenskapliga rapporter .

Grafens unika egenskaper som dess otroliga styrka och, på samma gång, dess lilla vikt har väckt höga förväntningar inom modern materialvetenskap. Grafen, en tvådimensionell kristall av kolatomer packade i en bikakestruktur, har varit i fokus för intensiv forskning som ledde till ett Nobelpris i fysik 2010. En stor utmaning är att framgångsrikt integrera grafen i den etablerade metall-silicidtekniken. Forskare från universitetet i Wien och deras medarbetare från forskningsinstitut i Tyskland och Ryssland har lyckats tillverka en ny struktur av högkvalitativa metallsilicider som alla är täckta och skyddade under ett grafenskikt. Dessa tvådimensionella ark är lika tunna som enstaka atomer.

Följ Einsteins fotspår

För att avslöja de grundläggande egenskaperna hos den nya strukturen behöver forskarna tillgripa kraftfulla mättekniker baserade på en av Einsteins briljanta upptäckter - den fotoelektriska effekten. När en ljuspartikel interagerar med ett material kan den överföra all sin energi till en elektron inuti materialet. Om ljusets energi är tillräckligt stor, elektronen får tillräckligt med energi för att fly från materialet. Vinkelupplöst fotoemissionsspektroskopi (ARPES) gör det möjligt för forskarna att extrahera värdefull information om materialets elektroniska egenskaper genom att bestämma under vilken vinkel elektronerna flyr ur materialet. "Enkel-atom tjocka lager och hybridmaterial gjorda därav gör att vi kan studera en mängd nya elektroniska fenomen och fortsätta att fascinera samhället av materialforskare. ARPES-metoden spelar en nyckelroll i dessa strävanden", säger Alexander Grueneis och Nikolay Verbitskiy, medlemmar i gruppen Electronic Properties of Materials vid University of Vienna och medförfattare till studien.

Graphene håller huvudet högt

De undersökta grafengränsade siliciderna är pålitligt skyddade mot oxidation och kan täcka ett brett spektrum av elektroniska material och apparatapplikationer. Viktigast, själva grafenskiktet interagerar knappt med silikiderna under och grafens unika egenskaper bevaras i stor utsträckning. Forskargruppens arbete, därför, lovar ett smart sätt att införliva grafen med befintlig metallsilicidteknologi som hittar ett brett spektrum av applikationer i halvledarenheter, spintronics, solceller och termoelektriker.