کنترل خواص ترانزیستورهای گرافینی

یک تیم بین‌المللی از محققان ادعا می‌کنند که تکنیکی را برای دستکاری رسانایی الکتریکی گرافین با فشرده‌سازی , ایجاد نموده و مواد را به یک نیمه‌هادی قابل دوام برای استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی تبدیل می­کند .

متیو یانوکیتز، یک دانشمند تحقیقاتی در دانشکده فیزیک دانشگاه کلمبیا گفت: “گرافن بهترین هدایت کننده الکتریکی است که ما در زمین شناخته ایم.مشکل این است که آن رسانایی بسیار بالایی برای برق دارد، و ما نمی دانیم چگونه آن را متوقف کنیم.

” تحقیقات ما برای اولین بار تکنولوژِی ایجاد شکاف در گرافن ها بدون آسیب به کیفیت آن ایجاد می کند. علاوه بر این، اگر تکنیکی که ما استفاده کردیم برای ترکیبات دیگری از مواد دو  بعدی بکار رود ممکن است منجر به پدیده‌های نوظهور جدیدی مانند  مغناطیس، ابررسانایی  و غیره شود .”

 قطع کردن انتقال الکترون‌ها از طریق گرافین بدون تغییر و کاهش  کیفیت‌های مطلوب آن تا به امروز موفقیت‌آمیز نبوده‌ است .

با این وجود گرافن یک ساختار فوق العاده دارد. هنگامی که گرافن بین لایه های نیترید بور  (BN)، مانند یک عایق الکتریکی نازک قرار می گیرد، و دو ماده را به صورت هم تراز ایجاد می­کند، نشان داده شده است که BN تغییر ساختار الکترونیکی را در گرافن ایجاد می کند، ایجاد شکاف اجازه می دهد مواد به عنوان یک نیمه هادی رفتار کنند. با این وجود شکاف ایجاد شده توسط این لایه بندی به اندازه کافی بزرگ نیست که در کارکرد دستگاه های ترانزیستور الکتریکی در دمای اتاق مفید باشد.

برای افزایش این شکاف نواری , دکتر یاکویتز و همکارانش در آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی، دانشگاه سئول در کره , و دانشگاه ملی سنگاپور لایه‌های شبکه BN-گرافن را فشرده کردند و دریافتند که اعمال فشار به طور قابل‌توجهی اندازه شکاف را افزایش می‌دهد  و عبور  جریان برق ازطریق گرافین را مسدود می‌کند .

دکتر یانکوویچ توضیح داد: “همانطور که فشار وارد می­کنیم، شکاف رشد می کند. اینکه بتوان از آن به عنوان یک سوئیچ قوی برای دستگاه های ترانزیستور در دمای اتاق استفاده کرد نیست اما ما درک بهتری از این که چرا این شکاف وجود دارد و چگونه می توان آن را تنظیم کرد، به دست آورده ایم. و می­دانیم چگونه می توانیم آن را در آینده استفاده کنیم. بنابراین اگر بتوانیم راهی برای استفاده از گرافین به عنوان ترانزیستور پیدا کنیم , کاربردهای گسترده‌ای خواهیم داشت .”

دکتر یاکوییچ افزود که دانشمندان چند سالی است که آزمایش‌هایی در فشار زیاد بر روی مواد سه‌بعدی انجام می­دهند، اما هنوز کسی نتوانسته است راهی برای انجام این کار با مواد ۲ بعدی پیدا کند . در حال حاضر , محققان قادر به نوعی آزمایش خواهند بود که چگونه اعمال درجات مختلف فشار، خواص طیف وسیعی از ترکیبات ۲ بعدی را تغییر می‌دهد .

دکتر یاکوییچ گفت : ” هر گونه ویژگی نوظهور که از ترکیب مواد ۲ بعدی حاصل می‌شود باید قوی‌تر شود چون مواد فشرده هستند. ما می‌توانیم هر یک از این ساختار های دلخواه و فشار آن‌ها و قدرت اثرات حاصل از آن را کنترل کنیم. ما یک ابزار آزمایشی جدید برای جعبه‌ابزار به کار گرفته‌ایم که از آن برای دستکاری مواد دو بعدی استفاده می‌کنیم و این ابزار امکانات نامحدودی را برای ایجاد وسایلی با ویژگی‌های مختلف به ما می­دهد .”

منبع: http://www.materialsforengineering.co.uk