Изучены свойства трехслойного графена, зависящие от типа укладки атомов

      Комментарии к записи Изучены свойства трехслойного графена, зависящие от типа укладки атомов отключены

Изучены свойства трехслойного графена, зависящие от типа укладки атомов

На примере трехслойного графена группа исследователей из америки продемонстрировала неожиданные электронные особенности материала, которые связаны с укладкой страниц в многослойных структурах. Центральным вопросом опыта стала найденная в трехслойном графене запрещенная территория для электронов.

Однослойный графен представляет собой двумерный слой атомов углерода, расставленных в углах гексагональной кристаллической решетки. В первый раз об этом материале заговорили в 2004 году, и фактически с самой первой публикации графен приводит к повышенному интересу научного сообщества, благодаря своим неожиданным физическим особенностям.

В частности, не смотря на то, что графен есть двумерной совокупностью, он был мягче прочнее стали и шёлка. Помимо этого, графен проводит тепло лучше, чем медь, а электричество – лучше, чем кремний. Слой графена есть прозрачным для видимого излучения и достаточно упругим, одновременно с этим не пропускает через себя ни одной молекулы.

Первоначально исследовательская активность была направлена на изучение однослойного графена. Многослойные «родственники» этого материала игнорировались, т.к. считалось, что их свойства во многом похожи на прекрасно изученный графит. Но сейчас эта область приводит к повышенному интересу ученых, потому, что стало очевидным: пара слоев графена имеют множество неповторимых возможных применений и свойств.

Рис. 1. Схематическое изображение двух типов укладки, дешёвых для трехслойного графена.

В частности, зонная структура многослойного графена может иметь запрещенную территорию, что разрешает применять его в цифровой электронике. Помимо этого, данный материал допускает сильные электронные сотрудничества, что ведет к принципиально новым применениям графена.

не меньше занимательной есть связь между типа и свойств укладки слоев, совершённые сравнительно не так давно группой исследователей из University of California (США).

Как правило многослойный графен и кристаллы графита «упакованы» так, что один из углов шестиугольника верхнего страницы будет над центром шестиугольника нижнего страницы.

Потому, что разные атомы в кристаллической решетке графена рассматриваются как не эквивалентные, в графене, имеющем N страниц существует 2N-2 способов их укладки друг на друга. Метод размещения страниц является инструментом для эластичной настройки электронных особенностей многослойного графена.

В совершённом опыте ученые трудились с трехслойным графеном, имеющим 2 разных типа упаковки атомов: отличие между ними заключалась в том, что верхний слой атомов смещается в бок на один атом. Эта маленькая отличие ведет к принципиально разным энергетическим структурам материала.

Опыты продемонстрировали, что материал владеет высокой подвижностью зарядов (до 100 раз выше, чем в кремниевых компонентах). При этом

трехслойный графен ведет себя, как полевой транзистор: его сопротивление изменяется, в зависимости от количества электронов в странице (которое может настраиваться при помощи электрода затвора. В так называемой точке нейтральности заряда (charge neutrality point, CNP) сопротивление трехслойного графена достигает максимума.

Согласно данным ученых в данной точки большинство устройств на базе трехслойного графена демонстрирует «железные» особенности, имея сопротивление порядка 5 – 10 Ом. Но существуют конструкции, каковые становятся изоляторами с сопротивлением около 1 – 10 МОм. Как продемонстрировала спектроскопия комбинационного рассеяния, эти устройства относились строго к одному из типов укладки.

Измерения продемонстрировали, что ширина запрещенной территории в таких устройствах – порядка 6 мЭв и, вероятнее, она будет выше в более чистых примерах. Это значительно расходится с теоретическими предсказаниями о том, что при этих условиях трехслойный графен должен быть полупроводником с сопротивлением в пара КОм. Согласно мнению ученых,

отличие появляется из-за иного электронного сотрудничества в этом типе упаковки.

Само собой разумеется, в этом направлении еще предстоят долгие изучения, но напечатанная работа является базисом для развития новых применений этого необычного материала.

Getting to grips with graphene | Shou-En Zhu | TEDxDelft


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: