Легирование дефектов графена позволит «настроить» материал для применения в электронике Версия для слабовидящих
Легирование дефектов графена позволит «настроить» материал для применения в электронике Печать Email
Новости об инновациях
30.06.2014

Несмотря на впечатляющие характеристики чистого графена, использовать этот материал на практике оказалось намного сложнее, чем предполагалось. В рамках своей последней работы исследователи из Бразилии предложили способ настройки некоторых свойств этого материала, актуальных с точки зрения его возможного применения в электронике, при помощи комбинации допинга азота и определенных дефектов, образующихся при производстве крупномасштабных фрагментов графена.

Известно, что

производство крупномасштабных листов графена приводит к появлению большого количества дефектов, в частности, образованию зерен, а также линий границ между отдельными кристаллическими областями с разной ориентацией кристаллической решетки.

С другой стороны, для применения графена в полупроводниковых устройствах ученые часто прибегают к легированию чистого графена, к примеру, азотом. В рамках своей работы ученые из Federal University of Uberlândia и Federal University of Minas Gerais (Бразилия) решили совместить проблему дефектов и идею легирования, чтобы пронаблюдать эти два явления вместе.

В качестве результата своих исследований ученые предложили материал на основе графена, имеющий настраиваемую запрещенную зону, а значит, наилучшим образом подходящий для использования при создании различных электронных устройств.

b_2078_1.jpg Рис. 1. Полоса дефектов в графене, легированная атомами азота.

Исследователи моделировали полоски дефектов графена, где шестиугольники в основе кристаллической решетки на границах по-разному ориентированных кристаллических областей были заменены на пятиугольники и семиугольники. После этого они рассчитали энергетически благоприятные структуры для различных концентраций азотной примеси, смоделировав результаты исследований при помощи сканирующего туннельного микроскопа.

Вычисления привели к удивительному результату. Традиционно считается, что дефекты могут негативно сказаться на удивительных свойствах графена, но для применения в реальных электронных устройствах нужны полупроводники с запрещенной зоной. В своих исследованиях бразильские ученые наблюдали, что введение атомов азота в дефектную область в графене открывает искомую запрещенную зону.

Более того, легирование азотом не только позволяет придать материалу металлические или полупроводниковые свойства (в зависимости от концентрации атомов азота), но и достаточно гибко управлять шириной запрещенной зоны за счет регулировки расстояния между отдельными линиями дефектов.

Правда, остается вопрос, как подобные структуры можно производить в промышленном масштабе (пока исследование коснулось только теоретического расчета). Как считают ученые, с ростом дефектов проблем возникнуть не должно, но с некоторыми сложностями придется столкнуться при включении атомов азота в дефектную область и контроле расстояния между отдельными дефектами, что и является ключевым инструментом для контроля параметров запрещенной зоны.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nanotechnology.

В ближайшей перспективе использованные учеными алгоритмы, предсказывающие физические свойства ансамбля атомов на основе первых принципов квантовой механики, можно будет применить к моделированию и исследованию других двумерных материалов. Результаты могут использоваться для объяснения новых экспериментальных данных или предсказания ранее неизвестных свойств этих материалов.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/legirovanie-defektov-grafena-pozvolit-nastroit-material-dlya-primeneniya-v-elektronike

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта