Ein neuer Weg, um Bilayer-Graphen mit höherer Qualität zu erhalten

Anonim

(Phys.org) - Ein Team von Forschern mit Mitgliedern aus Institutionen in den USA, Korea und China hat einen neuen Weg entwickelt, um Graphen mit Doppelschicht herzustellen, das qualitativ höher ist als das, das durch andere bekannte Verfahren hergestellt wird. In ihrem in Nature Nanotechnology veröffentlichten Paper beschreibt das Team die von ihnen entwickelte Technik und die möglichen Anwendungen für das erzeugte Bilayer-Graphen.

Graphen ist natürlich ein flaches Material, das nur aus einzelnen Kohlenstoffatomen besteht; es bildet sich in einem Wabenmuster und es wurde gefunden, dass es ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweist - ein Hindernis für die Verwendung von Graphen in vielen Anwendungen war das Fehlen einer Bandlücke. Dieses Hindernis wurde 2009 zum Teil überwunden, als ein in den USA arbeitendes Team feststellte, dass die Erzeugung von zwei Lagen Graphen, die miteinander verbunden sind, und das anschließende Anlegen von Elektrizität zu einer Bandlücke führen kann. Seit dieser Zeit suchen die Forscher nach Wegen, um solche Doppelschichtgraphen auf kommerziell verwertbare Weise herzustellen. In dieser jüngsten Arbeit berichten die Forscher über eine neue Technik, die sie entwickelt haben und von der sie behaupten, dass sie Graphen mit höchster Qualität produziert.

Die derzeitige Methode zur Erzeugung von Graphen besteht in der chemischen Abscheidung aus der Dampfphase. Bei der Erzeugung von Graphen-Doppelschichten müssen die Forscher sicherstellen, dass die beiden Schichten in einer korrekten Ausrichtung zueinander stehen. Die Ergebnisse werden typischerweise als falsch orientiert oder als Bernal-Typ bezeichnet. Letzteres ist offensichtlich das gewünschte Ergebnis mit dem Ergebnis einer AB-gestapelten Konfiguration. Die neue Technik, die vom Team entwickelt wurde, resultiert in einer solchen Konfiguration, bei der eine kleine Menge Sauerstoff in eine Dampfabscheidungskammer eintreten kann, in der Graphen gezüchtet wird - der Sauerstoff verbindet sich mit einem Kupferfoliensubstrat und bewirkt eine Dissoziation zwischen Methanmolekülen. Freisetzen von Kohlenstoffatomen, die dann durch die Folie diffundieren, wodurch sich eine zweite Graphenschicht bildet.

Das Team berichtet, dass die elektrischen Eigenschaften des resultierenden Materials mit Graphen vergleichbar sind, das aus Graphit hergestellt wurde, und es hat eine Bandlücke von ungefähr 125 meV, was nach Ansicht des Teams nicht hoch genug ist, um Transistoren herzustellen - aber sie würden wahrscheinlich sehr funktionieren gut in optischen Anwendungen, wie zum Beispiel zum Erzeugen von abstimmbaren Photoemittern und / oder Detektoren.

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