منو

رشد زیرکانه ی گرافین

اختراع روشی برای تولید ورقه های گرافین با کیفیت بالا

روش های کنونی منفرد کردن گرافین هر یک مشکلاتی به همراه دارد. معمولترین این روشها تقسیم مکانیکی است (یعنی جدا کردن ورقه ها از یک کریستال بزرگتر)، اما این روش نمیتواند به گونه ای قابل اعتماد نمونه های گرافین به اندازه کافی بزرگ برای کاربرد را تولید کند.

روش دیگر که در آن ساختار اتمی یک زیر لایه بعنوان بذری برای رشد گرافین مورد استفاده قرار میگیرد و به رشد همبافته (epitaxial growth) نیز مشهور است، نمونه ای با ضخامت یکنواخت از لایه های گرافین تولید نمیکند در حالی که پیوند بین لایه عمقی گرافین و زیر لایه ممکن است روی خواص لایه های کربن تاثیر گذار باشد.

گروه آزمایشگاه Brookhaven تکنیک خود را بر اساس این  روش دوم پایه گذاری کرده اند، با این تفاوت که توانستند گرافین را با یک روش لایه به لایه کنترل شده رشد دهند.

زیر لایه انتخابی آنها یک ماده نادر به اسم روتنیم (ruthenium )است و در حالی که لایه عمقی گرافین به طور قوی در حال برهمکنش با زیر لایه یعنی روتنیم است،اما لایه بالاتر اغلب بطور کامل جدا شده است و تنها بصورتی ضعیف از نظر الکتریکی با آن جفت شده و بیشتر شبیه یک گرافین ساده رفتار میکند.

Peter Sutter فیزیکدان آزمایشگاه Brookhaven که رهبری اینکار به عهده اوست میگوید :

" این لایه دوم ساختار الکترونی ذاتی گرافین را حفظ میکند. بنابراین احتمالا یافته های ما روشی مطلوب را برای ساخت معقولانه گرافین و خلق با کیفیت آن برای کاربرد تجهیزات الکترونیکی و سنسورها ارائه میکند. "

طرحی کلی از اولین لایه گرافین (G) رشد یافته بر روی زیر لایه روتنیم (Ru)

گرافین دارای چندین ویژگی است که آنرا برای کاربرد های الکترونیک مطلوب میسازد. یکی از این خواص قابلیت حرکت بسیار بالای حاملهای بار در آن است. الکترونها در گرافین نسبتا آزادانه حرکت میکنند. همچنین گرافین به یک تک مولکول گاز میتواند واکنش نشان بدهد و در نتیجه برای ساخت ماده ردیاب در سنسورها از جذابیت زیادی برخوردار است.

فرآیند ابتکاری رشد این گروه در دمای بالا اتفاق می افتد. برای شروع، محققان اتمهای کربن را وادار میکنند تا جذب روتنیم شوند و این کار را با حرارت دادن کل نمونه تا دمای 1150 درجه سلسیوس انجام میدهند. سپس نمونه تا حدود 850 درجه سلسیوس سردمیشود و این کار باعث خواهد شد مقادیر زیادی از اتمهای جذب شده درون روتنیم، به سطح آن بازگردند. این اتمهای کربن بصورت نقطه نقطه روی سطح تک لایه های جزیره ای لنز مانندی با پهنای حدود 100 میکرومتر (یک میلیونیم متر) تشکیل میدهند.

سر انجام،این جزایر رشد میکنند و بصورت یک لایه گرافین اولیه کامل در می آیند و زمانی که پوشش به حدود 80% رسید رشد لایه بعد شروع میشود.

Sutter و گروهش این رشد را مشاهده کردند و به مطالعه خواص گرافین، با استفاده از تجهیزات مختلفی از جمله یک میکروسکوپ الکترونی پویشی و یک میکروسکوپ الکترونی انرژی پایین پرداختند.

 

 

 


 

* منبع مقاله:  http://www.physorg.com/news129980833.html

 


** ترجمه و ارسال:

" ghazal " - از اعضای تیم علمی - تخصصی مترجمین هوپا

 


 

*** ارتباط با مترجم:  اینجا را کلیک کنید

 


 

**** ارتباط با تیم علمی - تخصصی مترجمین هوپا:  اینجا را کلیک کنید

 

 


 

"توجه" : استفاده از این مقاله یا مقالات و اخبار دیگر شبکه ی فیزیک هوپا "تنها و تنها" با ذکر منبع، نام مترجم، منبع اصلی مقاله و نقل قول از هوپا مجاز میباشد. هر گونه بی توجهی به این موضوع متخلفین را تحت پیگیرد های قانونی قانون کپی رایت قرار خواهد داد.