Изготовление ABA и ABC Trilayer Graphene

Ученые из Японии разработали методику разработки двух материалов, каждая из которых состоит из трех слоев графена. Графен аккуратно складывается в каждый из материалов и имеет отличительные электрические характеристики. В их исследовании предлагаются выводы для разработки инновационных электронных устройств, например, фотодатчиков, которые преобразуют свет в электрическую.

Схематические кристаллические структуры (a) ABA- и (b) ABC-трехслойные графен.

В 2004 году два исследователя обнаружили, что они изолировали один слой атомов углерода на скотч-ленте, используемой для очистки кристалла графита. С тех пор графен привлек внимание ученых благодаря своим волнующим характеристикам: он почти в 200 раз сильнее по сравнению со сталью, с высокой гибкостью и исключительным проводником электричества.

. Углеродные атомы в графене размещены в шестиугольниках, образуя решетку сотовой формы. Когда один слой графена помещают поверх другого слоя, образуется двухслойный графен. Слои могут быть размещены в одном из двух положений. Во-первых, все центральные точки шестиугольников, содержащих атомы углерода в каждом слое, расположены непосредственно друг над другом (AA-укладка). Второй вариант заключается в том, что их можно смещать вперед так, чтобы центр шестиугольника в одном слое располагался над атомом углерода (AB-укладка). AB-укладка двух графеновых слоев приводит к образованию материала с полупроводниковыми характеристиками, прикладывая внешнее электрическое поле.

Преднамеренно укладка трех слоев графена была сложной задачей. Однако достижение этого может помочь ученым исследовать изменение физических характеристик трехслойных материалов в зависимости от способа укладки слоев. Это может привести к созданию инновационных электрических устройств.

В настоящее время ученые из Университета Тохоку и Университета Нагоя в Японии разработали два отличительных типа трехслойного графена с характерными электрическими характеристиками.

Они приняли один из двух методов для нагрева карбида кремния. В одном способе они нагревали карбид кремния до 1510 ° С в атмосфере аргона под давлением. В другой процедуре карбид кремния нагревали до 1300 ° С в условиях высокого вакуума. Затем оба материала распыляли газообразным водородом, где связи разрушались с образованием отдельных атомов водорода. Впоследствии были сформированы два вида трислойного графена.

Карбид кремния, нагретый в атмосфере аргона под давлением, образовывал графеновый графен с ABA, где гексагоны в верхнем и нижнем слоях были точно выровнены, тогда как средний слой был в некоторой степени смещен. Карбид кремния, нагретый в вакууме, образовывал графеновый графен с ABC, где каждый слой был в некоторой степени смещен перед слоем под ним.

Затем ученые исследовали физические характеристики каждого материала и обнаружили, что их электроны вели себя отчетливо.

. Как монослойный графен, графен ABA был исключительным электрическим проводником. Напротив, графен ABC ведет себя скорее как графен AB, то есть имеет полупроводниковые характеристики.

«. Настоящий успех в селективной разработке трехслойного графена ABA и ABC позволил бы расширить возможности наноэлектронных устройств на основе графена с переменными слоями и последовательностями штабелирования », – заключили ученые в своей работе в NPG Asia Materials .

Source link