En grupp forskare från National Research Nuclear University MEPhI (Ryssland) och en serie utländska universitet har utvecklat en industriell teknologi för rening av grafen, som har högre stabilitet under påverkan av aggressiva fria syreradikaler. Denna upptäckt är av avgörande betydelse för utvecklingen av nanoelektronik.

Grafen är en kristallin kolfilm med tjockleken en atom. Tack vare dess unika egenskaper (särskilda elektroniska egenskaper, hög ledningsförmåga, transparens för ljus, en förmåga till mekanisk stretching och andra), grafen är ett lovande material i hög efterfrågan inom nanoelektronik.

Tillverkning av olika nanoelektroniska enheter innebär att man applicerar ett polymert överdrag på grafen och sedan skalar det bort. Resterna av den beläggningen "förorenar" grafenet, minskar rörligheten för laddningsbärare i den. Olika behandlingsmetoder (termisk glödgning, plasmastrippning och kemiska lösningsmedel) kan ta bort polymerrester, men de försämrar kvaliteten på grafenet. Till exempel, ozon, som har hög reaktivitet, används ofta. Dock, under påverkan av ozon, inte bara förstörs polymerrester, men defekter förekommer i grafenen, vilket leder till att dess egenskaper försämras. Forskare från MEPhI har lyckats erhålla grafen med en mycket hög stabilitet mot ozonisering med hjälp av högtemperatursublimering av kiselkarbid (SiC). Den erhållna grafenen håller kontakten med ozonet i mer än 10 minuter, medan vanlig grafen förlorar sina egenskaper på bara tre eller fyra minuter under sådana förhållanden. Resultaten av forskningen har publicerats i tidskriften Kol .

Forskare från Grekland, Frankrike och Sverige bidrog. Med hjälp av datormodellering, experterna kunde fastställa orsakerna till att SiC-grafen ökade stabiliteten under påverkan av aggressiva fria syreradikaler. Den nya grafenens onormala stabilitet visade sig vara associerad med den låga grovheten hos epitaxiell grafen på SiC-substratet (epitaxi är en naturlig uppbyggnad av ett kristallint material på ytan av ett annat).

"Det visade sig att den vanliga "grova" grafenen är mer sårbar på grund av närvaron av konvexa områden; dessa områden visar hög reaktivitet mot bildandet av epoxigrupper, som förstör dess integritet, sa Konstantin Katin, Biträdande professor vid institutionen för kondenserad materiens fysik vid MEPhI Institute of Nanotechnology in Electronics, Fotonik, och Spintronics. "Resultaten visar att den tekniska processen för tillverkning av industriell grafen med förbättrade egenskaper kan involvera nanotillverkning av grafen på basis av kiselkarbid med dess efterföljande ozonering. Ozonering i sig är ett effektivt sätt att rensa grafen som erhålls på något sätt. Den enda begränsningen av reningsteknikerna har att göra med grafenarkets eventuella grovhet - det borde vara praktiskt taget perfekt slätt, sa Mikhail Maslov, Biträdande professor vid institutionen för kondenserad materiens fysik.

Forskarnas upptäckt kommer att bli en grund för teknologier för att rena högkvalitativt industriellt grafen med stabila elektroniska egenskaper.