Сколько слоев лучше?

Монослой углерода (графен) интенсивно исследуется как перспективный материал наноэлектроники. Самые первые опыты с графеном были выполнены посредством осаждения чешуек графита на подложку SiO2

Измерения проводимости достаточно прекрасно согласуются с зонной структурой графена, которая была теоретически предсказана много лет назад (рис. 1, вверху). валентная зона и Зона проводимости выглядят как два конуса, соприкасающиеся в т.н. дираковской точке. Запрещенная территория отсутствует.

Для практических применений этот факт был прискорбным: транзистор на базе графена не имеет закрытого состояния, что нужно для схем логики. При трансформации потенциала на затворе проводимость графена от электронной к дырочной и напротив.

Сколько слоев лучше?Рис. 1. Графен, лежащий на подложке SiO2 имеет коническую зонную структуру (вверху), графен, подвешенный на электродах может быть в диэлектрическом состоянии (внизу)

Но, недавние расчеты, совершённые в Ohio State University (США) [1], говорят о том, что в подвешенном состоянии (рис. 1, внизу), графен должен иметь запрещенную территорию. Авторы учли сильное кулоновское сотрудничество между электронами, которое может приводить к переходу в изолирующее состояние.

Отношение энергии кулоновского сотрудничества к кинетической энергии электронов в графене имеет универсальное значение, равное постоянной узкой структуры , с той только отличием, что тут требуется подставить скорость квазичастиц в графене, которая в 300 раз меньше скорости света. Исходя из этого постоянная узкой структуры в графене образовывает величину не 1/137, а в 300 раза больше, т.е. больше 1. В случае если графен лежит на подложке SiO2, то из-за экранирования кулоновское сотрудничество ослабляется. До тех пор пока, но, изолирующее состояние подвешенного графена не замечали в опыте.

Как мы знаем, существует и второй метод создания запрещенной территории, в частности, применять двухслойный графен. Занимательным событием есть управление шириной запрещенной территории посредством поперечного электрического поля, создаваемого затвором.

На данный момент имеется возможность регулирования количества слоев графена, в то время, когда он выращивается эпитаксиально. Это послужило стимулом для расчетов зонной структуры трехслойного графена, выполненных в Tokyo Institute of Technology (Япония) [2]. Как продемонстрировали расчеты, в этом случае кроме этого имеется запрещенная территория, но ее поведение в зависимости от напряжения на затворе совсем противоположно случаю двойного графена: с повышением напряжения ширина запрещенной территории значительно уменьшается.

Будем ожидать опытов.

В. Вьюрков

  • 1. J.E.Drut, T.A.Lahde, Phys. Rev. B 79, 165425 (2009)
  • 2. M.Koshino, E.McCann, Phys. Rev. B 79, 125443 (2009)

Покраска авто. 10 неточностей нанесения лака на деталь автомобиля. Часть 1

Статьи, которые будут Вам интересны: