Graphen-Nanoband

Graphen Graphen hat keine Lücke zwischen seinem Valenz- und Leitungsband, was für elektronische Anwendungen unerlässlich ist, da es einem Material ermöglicht, den Elektronenfluss ein- und auszuschalten. Aber eine Bandlücke kann in Graphen eingeführt werden, indem extrem schmale Bänder hergestellt werden. Dichte Arrays von 10 nm breiten Graphen-Nanobändern können beispielsweise eine Bandlücke von etwa 0,2 eV aufweisen. Graphen-Nanobänder (GNRs), sind Streifen aus Graphen mit ultradünner Breite (<50 b="b"> Produktion
Durch die Verwendung niedermolekularer Vorläufer haben Wissenschaftler einen Weg gefunden, Graphen-Nanobänder präzise herzustellen und in verschiedenen Formen herzustellen. Die meisten Wege zur Herstellung von Nano-Graphen verlaufen von oben nach unten – ausgehend von einem Bulkmaterial und dessen Aufbrechen, was schwierig war, um Nano-Graphenbänder mit einer definierten Struktur einer Größe herzustellen, die in der Nanoelektronik nützlich wäre. Breitenkontrollierte GNRs können über einen von der Berry-Gruppe gezeigten Graphit-Nanotomie-Prozess hergestellt werden, bei dem eine scharfe Diamantmesseranwendung auf Graphit Graphit-Nanoblöcke erzeugt, die abgeblättert werden, um GNRs zu erzeugen. GNRs können auch durch Entpacken oder Aufschneiden von Nanoröhren hergestellt werden. In einem solchen Verfahren der Tour-Gruppe wurden mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren in Lösung durch Einwirkung von Kaliumpermanganat und Schwefelsäure entpackt. In einem anderen Verfahren wurden GNRs durch Plasmaätzen von Nanoröhren hergestellt, die teilweise in einen Polymerfilm eingebettet waren. Je nach verwendetem Vorprodukt können die Wissenschaftler entweder lineare Bänder oder Zick-Zack-Formen herstellen. Da die Bänder von unten nach oben aufgebaut werden, sind sie alle in Größe und Form identisch. In jüngerer Zeit wurden Graphen-Nanobänder auf Siliziumkarbid (SiC)-Substraten unter Verwendung von Ionenimplantation gefolgt von Vakuum- oder Laserausheilung aufgewachsen.
Schmalstes Nanoband
Forschern von IBM und der University of California-Riverside ist es gelungen, die bisher schmalsten Nanoband-Arrays aus epitaktischem Graphen auf einem Siliziumkarbid-Wafer herzustellen. Jedes Nanoband hat eine Breite von nur 10 nm, eine Größe, die mit konventioneller Top-Down-Lithographie allein fast unmöglich zu erreichen ist integrierte Schaltungen auf Basis von GNRs mit den erforderlichen hohen Stromdichten.
Die Forscher behaupten, dass GNRs mit gut kontrollierten Abmessungen und glatten Kanten hergestellt werden können, um außergewöhnliche elektronische Transporteigenschaften zu erzielen. Der von den Forschern entwickelte Prozess zur Herstellung der GNR-Arrays ist ein hybrider, bestehend aus einem Top-Down-E-Beam-Lithografieschritt, der auch mit Standard-Fotolithografie mit einer geeigneten Maske und einem Bottom-Up-Selbstassemblierungsschritt mit einem Block durchgeführt werden kann Copolymer-Templat aus alternierenden Lamellen der Polymere PS und PMMA das ist Polymethylmethacrylat, ein transparenter Thermoplast.