Teadlased Rensselaeri Polütehnilisest Instituudist töötasid välja uue meetodi kontrollimaks grafeeni keelutsooni laiust vee abil, avades seega uusi uksi grafeenipõhistele transistoritele ning muudele nanoelektroonika seadmetele.
Asetades grafeenkile niiskuse kätte, tekitasid Rensslaeri professor Nikhil Koratkar koos kaasteadlastega grafeenis keelutsooni – omaduse, mis on grafeentransistorite valmistamisel ülimalt tähtis, kirjutab physorg.com.
Pildil testitakse elektriliselt ränioksiidi substraadil asuvat grafeenkile neljaotsalise sondi abil. Pilt: Rensselaer/Koratkar
Koratkari tüürühm demonstreeris keelutsooni tekitamist grafeenis muutes vee hulka, mis materjali ühte külge adsorbeerus. Niimoodi õnnestus neil tekitada keelutsoone vahemikus nullist kuni 0,2 elektronvoldini. Efekt oli täies ulatuses ümberpööratav ning vaakumi all kahanes keelutsoon tagasi nullini. Meetod ei sisalda endas keerulisi grafeeni valmistamise või modifitseerimise protsesse, kuid vajab kinnist keskkonda, kus niiskus on kindla kontrolli all.
,,Selles uurimuses me demonstreerisime, et grafeenile saab keelutsooni tekitada ka võrdlemisi lihtsate meetoditega. See avab uksi grafeeni kasutamisele transistorite uues põlvkonnas, dioodides, nanoelektroonikas, nanofotoonikas ning muudes rakendustes,” sõnas Koratkar.
Põhjus, miks grafeenil keelutsoon puudub, tuleneb tema võrelisest struktuurist. Koratkar otsustas kasutada ära ideed, kus struktuuri sümmeetria rikutakse ära sidustades molekule vaid grafeenkile ühele küljele. Selle tegemiseks valmistas ta räni ning ränioksiidi pinnale grafeeni ning asetas selle kambrisse, milles niiskustaset hästi kontrollida sai. Kambris adsorbeerusid vee molekulid materjali vees olevasse külge. Selguski, et tänud rikutud sümmeetriale tekkis grafeenis keelutsoon. Efektile aitas kaasa ka ränioksiid-substraadi defektidega interakteeruv niiskus.
,,Varem on näidatud, kuidas tekitada keelutsooni adsorbeerides materjali pinnale gaase, kuid see on esimene kord, kui seda on tehtud vee abil,” selgitas Koratkar. ,,Vee adsorbeerumise eeliseks võrreldes gaasidega on fakt, et see on odav, mittemürgine ning kiiprakendustes palju kergemini kontrollitav.”
Teadusartikkel “Tunable Band gap in Graphene by the Controlled Adsorbtion of Water Molecules“
Jätsin tolle osa meelega ära, arvasin et on mõistetav: kui ühte külge adsorbeerus siis teise ilmselt mitte.
S.