برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
در تحقیقات پیشگامانه در جورجیا تک، دانشمندان اولین نیمه هادی گرافن موفق جهان را ایجاد کردند.
گرافن: نیمه فلزی
گرافن از دیرباز به عنوان ماده ای با خواص الکتریکی استثنایی، از جمله تحرک الکترون بالا، هدایت حرارتی عالی و استحکام مکانیکی قابل توجه شناخته شده است. ساختار تک لایه آن از اتم‌های کربن که در یک شبکه لانه زنبوری دوبعدی چیده شده‌اند، الکترون‌ها را قادر می‌سازد تا با کمترین مقاومت در آن حرکت کنند و آن را به یکی از رساناترین مواد شناخته شده تبدیل می‌کند.
با این حال، علیرغم پتانسیل عظیم آن، سایر محدودیت های فیزیکی مانع استفاده از آن در کاربردهای نیمه هادی معمولی شده است.
در حالی که گرافن نوید کارایی و عملکرد بهتر را برای الکترونیک می دهد، تقلید مواد مانع از تبدیل پتانسیل آن به یک نیمه هادی کاربردی شده است.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
گرافن در حالت ذاتی خود به عنوان یک نیمه فلز طبقه بندی می شود، به این معنی که به طور طبیعی به عنوان یک نیمه رسانا یا یک فلز عمل نمی کند. برای اینکه یک ماده در دستگاه های الکترونیکی مانند ترانزیستورها به طور موثر عمل کند، به یک باند شکاف نیاز دارد تا بتوان مواد را از طریق میدان الکتریکی "روشن" و "خاموش" کرد. این اصل زیربنای عملکرد الکترونیک مبتنی بر سیلیکون است. بنابراین، چالش اصلی در استفاده از گرافن برای کاربردهای الکترونیکی، القای این ویژگی قابل تغییر، شبیه به سیلیکون، بدون تضعیف خواص ذاتی آن بوده است.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
تحقیقات گرافن شرکت جورجیا تک
اخیراً یک تیم تحقیقاتی در جورجیا تک ادعا کردند که اولین دستگاه نیمه هادی مبتنی بر گرافن در جهان را ساخته اند.
محققان با موفقیت نشان دادند که یک اپی گرافن خوب آنیل شده روی یک صفحه کریستالی کاربید سیلیکون خاص می تواند به عنوان یک نیمه هادی دو بعدی با تحرک بالا عمل کند. به طور خاص، این تیم اپی گرافن نیمه رسانا (SEG) را بر روی بسترهای کاربید سیلیکون تک کریستالی توسعه دادند که فاصله باند 0.6 eV و تحرک دمای اتاق بیش از 5000 سانتی‌متر مربع / Vs را نشان داد که به طور قابل‌توجهی بالاتر از سیلیکون و سایر نیمه هادی‌های دو بعدی است.
تولید SEG شامل یک کوره تصعید کنترل شده (CCS) است که در آن یک تراشه SiC نیمه عایق در یک بوته گرافیتی در زیر اتمسفر آرگون آنیل می شود. دما و سرعت تشکیل گرافن دقیقاً کنترل می شود و نرخ فرار سیلیکون از بوته نقش مهمی دارد.
برای توصیف SEG، این تیم از میکروسکوپ تونلی روبشی (STM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش الکترونی کم انرژی (LEED) و طیف‌سنجی رامان استفاده کردند. این روش‌ها امکان بررسی دقیق SEG را در مقیاس‌های متعدد، متمایز کردن آن از SiC و گرافن خالی و تأیید ثبت اتمی آن با بستر SiC فراهم می‌کرد.
پتانسیل اپی گرافن نیمه هادی
تیم تحقیقاتی بر پتانسیل SEG در نانوالکترونیک تاکید می کند.
SEG به عنوان یک نیمه هادی دوبعدی متبلور شده با فاصله باند قابل توجه و تحرک بالا، گام بزرگی برای صنعت در دستیابی به مزایای الکتریکی موادی مانند گرافن است. کار آینده بر تولید قابل اعتماد تراس های بزرگ با دی الکتریک مناسب، مدیریت موانع شاتکی و توسعه طرح های مدار مجتمع متمرکز خواهد بود. در نهایت، تیم تحقیقاتی معتقد است که SEG این پتانسیل را دارد که از نظر تجاری قابل دوام باشد و تأثیر ملموسی بر نانوالکترونیک دو بعدی داشته باشد.