Автор AZoNano 30 июня 2021 г.

Электронные свойства графена можно специально изменить, равномерно растягивая материал, говорят исследователи из Базельского университета. Эти результаты открывают двери для разработки новых типов электронных компонентов.

Графен состоит из одного слоя атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке. Этот материал очень гибкий и обладает отличными электронными свойствами, что делает его привлекательным для множества приложений, в частности для электронных компонентов.

Исследователи под руководством профессора Кристиана Шененбергера из Швейцарского института нанонаук и на факультете физики Базельского университета изучили, как можно управлять электронными свойствами материала с помощью механического растяжения. Для этого они разработали своего рода стойку, с помощью которой они контролируемым образом растягивают атомарно тонкий слой графена, измеряя его электронные свойства.

Бутерброды на полке

Сначала ученые приготовили «бутерброд», состоящий из слоя графена между двумя слоями нитрида бора. Эта стопка слоев, снабженная электрическими контактами, была помещена на гибкую подложку.

Затем исследователи приложили силу к центру сэндвича снизу, используя клин. «Это позволило нам изгибать стопку контролируемым образом и удлинить весь графеновый слой», объяснил ведущий автор доктор Луцзюнь Ван

«Растяжение графена позволило нам конкретно изменить расстояние между атомами углерода и, следовательно, их энергию связи», добавил д-р Андреас Баумгартнер, наблюдавший за экспериментом.

Измененные электронные состояния

Исследователи сначала откалибровали растяжение графена с помощью оптических методов. Затем они использовали измерения электрического переноса, чтобы изучить, как деформация графена изменяет электронные энергии. Чтобы изменения энергии стали видимыми, измерения необходимо проводить при минус 269 ° C.

«Расстояние между атомными ядрами напрямую влияет на свойства электронных состояний в графене», сказал Баумгартнер, обобщая результаты. « При равномерном растяжении могут изменяться только скорость и энергия электрона. Изменение энергии – это, по сути,« скалярный потенциал », предсказываемый теорией, который мы теперь можем продемонстрировать экспериментально. »

Эти результаты могут привести, например, к разработке новых датчиков или новых типов транзисторов. Кроме того, графен служит модельной системой для других двумерных материалов, которые в последние годы стали важной темой исследований во всем мире.

Источник: https://nanoscience.ch/en/