Написано AZoNano 1 июля 2020 [1945900][19459000000 1 июля 2020 ]

Графеновые наноленты – это толщина одного атома углерода, а также электрические свойства, которые могут превосходить свойства обычных полупроводниковых технологий. Эти наноленты могут привести к появлению новой линейки крошечных электронных устройств.

Но эта концепция по-прежнему намного опережает реальность, учитывая уменьшенный потенциал современных графеновых нанолент.

Впервые новое совместное исследование сообщило о 17-углеродной графеновой наноленте и эффективно продемонстрировало, что у нее самый малый запрещенный интервал, наблюдаемый до сих пор среди знакомых графеновых нанолент, полученных с помощью восходящего подхода.

Исследование, опубликованное в журнале Communications Materials является частью проекта CREST, JST Japan, включая Институт науки и технологий Нара (NAIST), Токийский университет и Fujitsu Laboratories Ltd и Fujitsu Ltd.

Кремниевые полупроводники используются крупномасштабными интегральными схемами (БИС). Такие БИС используются в различных электронных устройствах, от смартфонов до компьютеров. Фактически, они поддерживают жизнь людей и практически все остальное в наши дни.

Но хотя БИС повысили производительность устройств за счет уменьшения их размера, миниатюризация БИС достигает своих пределов. В дополнение к этому, коммерческий спрос также продолжает оказывать давление на фирмы, разрабатывающие смартфоны, которые работают лучше при более компактных размерах, в то время как отраслевое давление настаивает на коммерческом производстве с более миниатюрным оборудованием.

По словам лидера группы доктора Синтаро Сато из Fujitsu Ltd, безусловно, для решения этих проблем необходимы другие методы и / или материалы.

Кремниевые полупроводники дают нам лучшую производительность при меньших размерах. Тем не менее, мы достигли предела в том, как мало мы можем сделать устройства. Таким образом, мы возлагаем большие надежды на характеристики графеновых нанолент, которые имеют полупроводниковые свойства толщиной всего в один атом – двумерный материал .

Доктор Синтаро Сато, руководитель группы, Fujitsu Ltd

Графеновые наноленты представляют собой по существу сотовоподобные структуры и представляют собой менее популярный диапазон на основе углеродных полупроводников по сравнению с углеродными нанотрубками и графеном. Однако они обладают особыми магнитными и электронными свойствами, которые не проявляются в двумерном (2D) графене.

Интересно, что электронные и магнитные свойства графеновых нанолент широко настраиваются в зависимости от ширины и краевой структуры .

Хироко Ямада, профессор Нараского научно-технического института

Кроме того, зависящая от ширины запрещенная зона присутствует в нанолентах графена типа кресла, которые представляют собой потенциальный тип наноленты, предназначенной для применения в устройствах. Эти графеновые наноленты могут быть разделены на три подсемейства, то есть 3p, 3p + 1 и 3p + 2, поскольку их запрещенные зоны обратно пропорциональны толщине этих семейств.

По существу, более широкие наноленты графена с краями кресла, которые являются частью подсемейства 3p + 2, демонстрируют самые мельчайшие запрещенные зоны среди различных типов графеновых нанолент. Этими нанолентами можно было значительно манипулировать в устройствах на основе GNR.

К настоящему времени исследователи сообщили о 13-элементных графеновых нанолентах, которые относятся к подсемейству 3p + 1 с запрещенной зоной более 1 эВ; однако Сато, Ямада и их сотрудники продемонстрировали производство 17-графеновой наноленты, которая принадлежит подсемейству 3p + 2 и имеет еще меньшие запрещенные зоны.

Разработка этой графеновой наноленты была основана на восходящем методе, известном как «поверхностный синтез». Молекула на основе дибромбензола также использовалась в качестве прекурсора для получения поверхностных графеновых нанолент.

Существует много методов синтеза графеновых нанолент, но для получения атомарно точных графеновых нанолент мы решили использовать восходящий подход. Важным моментом является то, что структура предшественника может определять окончательную структуру графеновых нанолент, если мы используем подход «снизу вверх» .

Доктор Хиронобу Хаяши, Нараский институт науки и техники

Доктор Хаяси также принимал участие в исследовании.

Сканирующая туннельная спектроскопия и микроскопия, выполненные доктором Дзюнъити Ямагути из Fujitsu Ltd, а также бесконтактная атомно-силовая микроскопия, проведенная доктором Акитоши Шиотари и профессором Йошиаки Сугимото из Токийского университета, продемонстрировали атомную и электронную структуру полученного 17- кресло графеновых нанолент.

Было также обнаружено, что запрещенная зона 17-элементных графеновых нанолент, полученных экспериментально, имеет запрещенную зону 0,6 эВ. Это первая в истории демонстрация разработки графеновых нанолент, имеющих запрещенную зону менее 1 эВ, регулируемым образом.

« Мы ожидаем, что эти 17-углеродные графеновые наноленты проложат путь для новых электронных устройств на основе GNR », – заключил Сато.

Журнал Ссылка:

Ямагути Дж., и др. . (2020) Небольшая запрещенная зона в атомарно точных 17-атомных графеновых нанолентах. Материалы связи. doi.org/10.1038/s43246-020-0039-9.

Источник: http://www.naist.jp/en/