Nacionalinio standartų ir technologijos instituto (JAV) tyrėjams pavyko parodyti, kad elektroninės dviejų grafeno sluoksnių savybės kinta nanometriniu masteliu. Šis stebinantis atradimas, aprašytas prestižiniame „Nature Physics“ žurnale, atskleidžia, kaip grafeną būtų galima pritaikyti kuriant realius elektroninius įtaisus.
Nacionalinio standartų ir technologijos instituto (JAV) tyrėjams pavyko parodyti, kad elektroninės dviejų grafeno sluoksnių savybės kinta nanometriniu masteliu. Šis stebinantis atradimas, aprašytas prestižiniame „Nature Physics“ žurnale, atskleidžia, kaip grafeną būtų galima pritaikyti kuriant realius elektroninius įtaisus.
Grafenas – vieno atomo storio anglies plėvelė – susilaukė didžiulio mokslininkų dėmesio dėl savo įspūdingų savybių, viena iš kurių yra didžiulis elektronų pralaidumas. Vis dėlto draudžiamojo energijos tarpo, leidžiančio funkcionuoti tranzistoriams, nebuvimas kol kas apriboja realų grafeno panaudojimą skaitmeninėje elektronikoje.
Tyrėjams buvo žinoma, jog dvisluoksnis grafenas, sudarytas iš dviejų sudėtų grafeno sluoksnių, labiau pasižymi puslaidininkinėmis savybėmis, kuomet yra veikiamas elektriniu lauku.
Tyrėjų matavimai rodo, jog grafeno sluoksnio sąveikos su izoliacine padėklo medžiaga priverčia elektronus (raudona spalva, rodyklė, nukreipta žemyn) ir skyles (mėlyna spalva, rodyklė, nukreipta aukštyn) suformuoti „telkinius“. Kintantys krūvio tankiai sukuria erdvėje kintančius dipolius ir draustinės juostos tarpus
Pasak Nacionalinio standartų ir technologijos instituto tyrėjo Nikolajaus Žitionovo (Nikolai Zhitenev), draustinės juostos tarpas taip pat gali susidaryti savaime dėl plėvelių elektrinio potencialo pokyčių, sukeltų grafeno elektronų tarpusavio sąveikos arba sąveikos su padėklu (paprastai pagamintu iš nelaidžios arba izoliacinės medžiagos), ant kurio patalpinamas grafenas.
Pasak to paties instituto bendradarbio Džozefo Strosio (Joseph Stroscio), jų matavimai rodo, kad sąveikos su netvarkia izoliacine padėklo medžiaga priverčia grafeno sluoksniuose susiformuoti elektronų ir skylių (iš esmės elektronų nebuvimo) telkinius. Tiek elektronų, tiek skylių telkiniai yra didesni apatiniame grafeno sluoksnyje, mat šis yra arčiau padėklo. Abiejų sluoksnių telkinių dydžio, dar vadinamu krūvio tankiu, skirtumas sukuria tam tikrą atsitiktinį kintančių krūvių ir erdvėje kintančios draustinės juostos tarpo modelį.
Keisdami padėklo medžiagos grynumą, tyrėjai tikisi tiksliai valdyti grafeno draustinės juostos tarpą, kas galiausiai leistų sukurti grafeno pagrindo tranzistorius, kuriuos būtų galima įjungti ir išjungti visai kaip puslaidininkinius jų giminaičius.
Tačiau, kaip buvo parodyta ankstesniame tyrėjų darbe, nors šios sąveikos su padėklu atveria grafenui duris į praktinį pritaikymą, jos sumažina krūvininkų pralaidumą. Elektronai dvisluoksniame grafene, patalpintame ant padėklo, nejuda taip lengvai, kaip įprastiniame grafene. Vis dėlto šį trūkumą tikimasi kompensuoti tiksliau išsiaiškinus grafeno ir padėklo sąveikas.
Mokslininkų komanda, naudodama skirtingas padėklo medžiagas, toliau planuoja gilintis į padėklo vaidmenį sukuriant ir valdant draustinės juostos tarpą. Pasak Dž. Strosio, jeigu padėklo sąveikas pavyktų pakankamai sumažinti, visai įmanoma, jog pavyktų panaudoti kvantines dvisluoksnio grafeno savybes naujo kvantinio lauko tranzistoriaus sukūrimui.
