Nový spôsob pre charakteristiku grafénu.

Vrstva grafénu (čierna voštinová štruktúra) zapuzdrená do nitridu borovitého (modrá) sa umiestni na supravodič (sivá) a spojí sa s mikrovlnným rezonátorom. Porovnaním mikrovlnných signálov (RF) sa dá určiť odpor a kvantová kapacita zabudovaného grafénu.

Vedci vyvinuli novú metódu charakterizácie grafénových vlastností bez použitia rušivých elektrických kontaktov, čo im umožňuje skúmať odolnosť a kvantovú kapacitu grafénu a ďalších dvojrozmerných materiálov.

Grafén sa skladá z jednej vrstvy atómov uhlíka. Je priehľadný, tvrdší ako diamant a silnejší ako oceľ. Je flexibilný a výrazne lepší vosič elektrickej energie ako meď. Odkedy bol grafén prvýkrát izolovaný v roku 2004, vedci na celom svete skúmali jeho vlastnosti a možné aplikácie ultratenkého materiálu. Existujú aj ďalšie dvojrozmerné materiály s podobne sľubnými oblasťami použitia. Malý výskum sa však uskutočnil v ich elektronických štruktúrach.

Bez potreby elektrických kontaktov

Elektrické kontakty sa zvyčajne používajú na charakteristiku elektronických vlastností grafénu a iných dvojrozmerných materiálov. To však môže výrazne zmeniť vlastnosti materiálov. Tím profesora Christiana Schönenbergera z Swiss Nanoscience Institute a z University of Basel, vyvinul novú metódu zistenia týchto vlastností bez použitia kontaktov.

Na tento účel vložili vedci grafén do izolátora nitridu boritého, umiestnili ho na supravodič a spojili ho s mikrovlnným rezonátorom. Elektrický odpor aj kvantová kapacita grafénu, ovplyvňujú kvalitu a rezonančnú frekvenciu rezonátora. Hoci sú tieto signály veľmi slabé, môžu byť zachytené pomocou supravodivých rezonátorov.

Porovnaním mikrovlnných charakteristík rezonátorov s a bez enkapsulovaného grafénu, môžu vedci určiť elektrický odpor i kvantovú kapacitu. ″Tieto parametre sú dôležité pri určovaní presných vlastností grafénu a pri identifikácii limitujúcich faktorov pre jeho aplikáciu,″ vysvetľuje Simon Zihlmann, doktorand.

Vhodné i pre iné dvojrozmerné materiály

V priebehu vývoja metódy slúžil ako prototypový materiál zapuzdrený grafén v nitride boritom. Grafén integrovaný do iných materiálov možno skúmať rovnakým spôsobom. Navyše je možné charakterizovať aj iné dvojrozmerné materiály bez použitia elektrických kontaktov. Napríklad polovodičový disulfid molybdénu, ktorý má aplikácie v solárnych článkoch a optike.


Zdroj: nanowerk.com

Leave a Comment