Die Herstellung großflächiger, einheitlicher Graphen-Nanomeshes für die schnelle, direkte Terahertz-Detektion bei Raumtemperatur

Hintergrund

Graphen, eine einzelne Schicht eines sp ² -hybridisierte Kohlenstoffschicht, hat in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da sie einzigartige optoelektronische Eigenschaften wie hohe Ladungsträgerbeweglichkeit, Nullbandlücke und frequenzunabhängige Absorption besitzt. Diese Eigenschaften erleichtern seine potentiellen Anwendungen im Bereich der Nanoelektronik, Nanokomposite, chemischen Sensoren, Biosensoren und Photodetektoren [1,2,3,4,5,6]. Die Null-Energie-Lücke von Graphen schränkt jedoch seine Anwendungen in elektronischen und photonischen Geräten ein. Folglich ist es sehr wünschenswert, die Energielücke von Graphen zu öffnen und wiederum das I . zu verbessern _an /Ich _aus Verhältnis [7]. Es ist allgemein anerkannt, dass die Bandlücke von Graphen durch verschiedene Methoden eingestellt werden kann, einschließlich Anlegen eines elektrischen (oder magnetischen) Felds an das zweischichtige Graphen [8, 9], chemisches Dotieren [10], Anlegen von Spannungen [11], und Umformung der Nanostruktur von Graphen [12,13,14]. Im Jahr 2017 haben Cheng et al. führten das chemisch regulierende Graphen mit eingebauten Heteroatomen in das Wabengitter ein und demonstrierten mikrostrukturierte Nanoblätter (z. B. 0D-Quantenpunkte, 1D-Nanobänder und 2D-Nanomeshes), die die Bandlücke vergrößerten und spezielle chemische und physikalische Eigenschaften von Graphen induzierten, weitere Präsentation vielversprechende Anwendungen in Aktoren und Stromgeneratoren [15]. Unter all den Methoden, die die Bandlücke von Graphen abstimmen, ist die Neuformung der Nanostruktur von Graphen derzeit jedoch der bequemste Weg [16], da sie die inhärenten elektronischen Eigenschaften von Graphen minimiert [17]. Die Eigenschaften von Graphen werden umgestaltet, wenn es auf Nanostrukturen wie ein Graphen-Nanoband (GNR) [18,19,20], einen Graphen-Nanoring und ein Graphen-Nanomesh [21,22,23,24] skaliert wird. Sonneet al. schlugen eine einfache Methode vor, um eine vergleichbare Bandlücke in Graphen zu öffnen, indem sie auf ein GNR eingeengt und in FETs eingesetzt wurde, um große I . zu erreichen _an /Ich _aus Verhältnisse von ~ 47 und ~ 105 bei Raumtemperatur bzw. 5.4 K [12]. Die Herstellung langer, schmaler GNRs ist jedoch schwierig, was bei der Anwendung nanoelektronischer Bauelemente ein Hindernis darstellen wird. Graphen-Nanomesh (GNM), eine einfacher herzustellende Nanostruktur, kann eine Bandlücke in großen Graphenschichten öffnen, und die auf GNMs basierenden FETs können Ströme unterstützen, die fast 100-mal größer sind als einzelne GNR-Bauelemente [25]. Im Jahr 2017 haben Yang et al. verwendet ein mesoporöses Siliziumdioxid (meso-SiO₂ ) Vorlage für die Herstellung von GNM-FETs mit verbesserten An/Aus-Verhältnissen, Konstruktion hochempfindlicher Biosensoren für den selektiven Nachweis des humanen epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptors 2. Dies bewies weiter, dass es eine effektive Methode ist, das Graphen in das GNM zuzuschneiden, um die Bande zu öffnen Lücke [26]. Im Allgemeinen können GNMs durch Nanoimprint-Lithographie, templatgestützte Lithographie-Technologie und selbstorganisiertes Wachstum hergestellt werden [27]. Haghiris Gruppe berichtete über die Herstellung eines großflächigen GNM, das für den markierungsfreien DNA-Nachweis durch Nanoimprint-Lithographie verwendet wird [22]. Trotzdem war die Halsbreite des GNM zu groß (~ 260 nm), um die Energielücke zu öffnen. Zanget al. demonstrierten eine neuartige templatgestützte Methode zur Herstellung von GNM unter Verwendung einer anodischen Aluminiumoxidmembran als Mustermaske mit Hilfe von O₂ Plasmaätzen [28]. Die meisten GNMs werden hergestellt, indem ein nanostrukturiertes Template oder Nanopartikel als Schutzmaske für die Umformung der Graphenschicht vorgefertigt werden. Die Synthese der Nanomaske ist jedoch relativ komplex und die Halsbreite des GNM ist schwer zu kontrollieren, um die Herstellung großmaßstäblicher, gleichförmiger Arrays zu realisieren.

Hier wurden großflächige, gleichförmige Anordnungen von rechteckigen Graphen-Nanomeshes (r-GNMs) und kreisförmigen Graphen-Nanomeshes (c-GNMs) mit unterschiedlichen Halsbreiten erfolgreich durch Elektronenstrahllithographie (EBL) strukturiert. Darüber hinaus wurden GNM-basierte Terahertz-Detektoren auf der Grundlage des photoleitenden Effekts von Graphen hergestellt. Elektrische Messungen wurden bei Raumtemperatur durchgeführt, um weitere Einblicke in den Einfluss der Halsweite in unseren GNMs auf die Leistung der Detektoren zu erhalten, die zeigten, dass Geräte mit unterschiedlichen Halsweiten des GNM unterschiedliche I . besaßen _an /Ich _aus Verhältnisse und Bandlücken. Es wurde festgestellt, dass der Strom von c-GNM-basierten Geräten größer war als der von r-GNM-basierten Geräten, während die I _an /Ich _aus Stromverhältnis war kleiner; dies könnte auf eine höhere Kantenrauigkeit bei r-GNM zurückgeführt werden. Anschließend wurden auch die Terahertz-Photoströme von r-GNM-Geräten unterschiedlicher Größe gemessen, was den photoleitenden Effekt dieser neuartigen Struktur demonstriert. Schließlich wurde die Anwendung der Terahertz-Bildgebung basierend auf den r-GNM-Geräten unter Verwendung eines bifokalen Bildgebungssystems demonstriert.

Experimenteller Abschnitt

Herstellung von Detektoren

Großflächiges einschichtiges Graphen wurde durch chemische Gasphasenabscheidung auf einem Kupfersubstrat gezüchtet. Es wurde dann auf stark dotierte p . übertragen -Typ Si-Substrate mit einem 285-nm-SiO₂ Schicht mit Polymethylmethacrylat (PMMA)-unterstützten Nasstransfertechniken [29]. Source- und Drain-Elektroden (50 nm dickes Au) wurden über dem Graphen durch Elektronenstrahlverdampfung gefolgt von einer Standard-Metall-Lift-Off-Technik abgeschieden. Der Trennungsabstand zwischen den beiden Elektroden betrug 14 µm. Im zweiten Schritt nutzten wir die EBL-Technologie, um zwei Arten von Nanomesh-Graphen herzustellen:r-GNM und c-GNM. Die EBL-Herstellungsroute von r-GNM und c-GNM ist in Abb. 1 dargestellt. Nach der Übertragung von Graphen auf das Substrat wurde der positive Elektronenstrahl-Resist, PMMA, auf die Graphenprobe aufgeschleudert und strukturiert, um eine Ätzung zu bilden Maske. Die gewünschte Form und Größe kann durch die Maske bestimmt werden. Danach wurde das der Luft ausgesetzte Graphen mit Sauerstoffplasma bei 5 Pa und 100 W für 5 s weggeätzt. Dann wurde eine Lösung von Isopropanol in Methylisobutylketon (3:1) verwendet, um das PMMA wegzuätzen, gefolgt von der Abscheidung von Siliziumnitrid (Si₃ N₄ ) Gate-Dielektrika durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD). Schließlich wurde die Gate-Elektrode über dem Si₃ . abgeschieden N₄ durch ein Elektronenstrahlverdampfungsverfahren.

Darstellung des Herstellungsprozesses eines GNM durch EBL

Beispielanalyse

Die Morphologie und Struktur des synthetisierten r-GNM und c-GNM wurden durch Rasterelektronenmikroskopie (Hitachi, S-4800) charakterisiert. Die elektrischen Eigenschaften der Detektoren wurden mit einem Halbleiterparameteranalysator (Agilent, 4294A) bei Raumtemperatur charakterisiert, während die optischen Eigenschaften der Geräte mit dem selbstgebauten optischen Messsystem getestet wurden.

Ergebnisse und Diskussion

Eine schematische Darstellung der hergestellten Terahertz-Detektoren basierend auf c-GNMs ist in Abb. 2a dargestellt. Die Source- und Drain-Elektroden wurden auf dem SiO₂ . abgeschieden /Si-Substrat mit dem einschichtigen Graphen, das aus dem c-GNM herausgeschnitten wurde. Die typische geometrische Struktur des c-GNM ist in Abb. 2b dargestellt. Als Kanal wurden die durchgehenden großflächigen GNMs mit Längen von 20 µm und Breiten von 60 µm verwendet. Da Graphen eine einzelne Schicht mit atomarer Struktur ist, wählen wir das Siliziumnitrid (Si₃ N₄ ) Niedertemperatur-PECVD-Prozess, um die dielektrische Schicht herzustellen. Ein zusätzlicher Vorteil von Siliziumnitrid-Isolatoren gegenüber Siliziumoxid für Graphen-Bauelemente ist ihre höhere oberflächenpolare optische Phononenfrequenz ∼ 110 gegenüber ∼ 56 meV für Siliziumoxid, was die Bedeutung der entfernten inelastischen Phononenstreuung im Graphenkanal verringern sollte [30]. Um die Geräte mit unterschiedlichen Nanostrukturen weiter zu untersuchen, wurden auch die r-GNR-basierten Terahertz-Detektoren hergestellt, und die schematische Darstellung ist in Abb. 2c gezeigt. „W ” in Abb. 2b, d sind die Halsbreitenwerte, definiert als der minimale Abstand zwischen den am nächsten benachbarten Nanolöchern, was der kritischste Parameter im GNM ist.

a Schematische Darstellung der hergestellten Terahertz-Detektoren basierend auf c-GNM. b Das Strukturschema von c-GNM, wobei W ist die Halsweite. c Schematische Darstellung der hergestellten Terahertz-Detektoren basierend auf r-GNM. d Das Strukturschema von r-GNM

Elektrische Messungen wurden bei Raumtemperatur durchgeführt, um weitere Erkenntnisse über den Einfluss der Halsbreite in unserem GNM auf die Leistung von Detektoren zu gewinnen. Hier wurden vier r-GNM- und c-GNM-Arrays mit Halsbreiten von 30, 40, 50 bzw. 60 nm durch EBL strukturiert. Abbildung 3a zeigt die REM-Bilder von r-GNMs mit verschiedenen Halsbreiten. Abbildung 3b zeigt die c-GNMs mit verschiedenen Halsbreiten. In dieser Arbeit stimmt die Halsbreite des GNM mit dem Layoutdesign überein, indem die Ätzzeit und die Ätzleistung gesteuert werden. Während der Fokussierung von REM-Fotos hat das Rasterelektron eine gewisse Wirkung auf das Graphen, was zu einem Unterschied in der REM-Bildfarbe von Graphen führt, aber die Netzmorphologie und die Größe des Graphen-Nanomeshs werden nicht beeinflusst. Wie diese Bilder deutlich zeigen, konnten mit EBL sowohl c-GNM-Arrays als auch r-GNM-Arrays in großem Maßstab einheitlich hergestellt werden.

a SEM-Bilder von c-GNMs mit Halsbreiten von (i) 60, (ii) 40, (iii) 50 und (iv) 30 nm. b REM-Bilder von r-GNMs mit Halsbreiten von (i) 60, (ii) 40, (iii) 50 und (iv) 30 nm

Um die elektronischen Eigenschaften des GNM zu untersuchen, wurden auf den GNMs basierende FET-Bauelemente mit Halsbreiten von 30, 40, 50 bzw. 60 nm hergestellt. Bis zu einem gewissen Grad könnte das GNM als hochgradig vernetztes Netzwerk von GNRs betrachtet werden, und sowohl theoretische als auch experimentelle Arbeiten haben gezeigt, dass die Größe der Leitungsbandlücke umgekehrt proportional zur Bandbreite ist. Das heißt, eine schmalere Halsbreite wird eine ausreichende Bandlückenenergie für eine ausreichende Gate-Reaktion und ein Ein-Aus-Verhältnis gewinnen, und eine dichtere Netzstruktur könnte eine höhere Stromabgabe ermöglichen [25].

Abbildung 4a zeigt die Übertragungseigenschaften bei V _ds = 2 V für die auf c-GNMs basierenden Geräte mit unterschiedlichen Halsweiten von 30, 40, 50 und 60 nm, aus denen wir das entsprechende I . bestimmen konnten _an /Ich _aus Verhältnisse von ~ 40, ~ 25, ~ 5 bzw. ~ 4. Die Übertragungseigenschaften für die auf r-GNMs basierenden Geräte mit unterschiedlichen Halsweiten von 30, 40, 50 und 60 nm sind in Abb. 4b dargestellt. Wenn wir Abb. 4a, b vergleichen, können wir sehen, dass der Leitungsstrom von c-GNMs viel größer ist als der von r-GNMs (etwa zweimal). Infolgedessen kann GNM als eine miteinander verbundene Netzwerkstruktur von Graphen angesehen werden, die tatsächliche Fläche von c-GNM, die Strom liefert, ist größer als die von r-GNM, dies führt dazu, dass der Strom von c-GNM größer ist als r-GNM unter dem gleichen Bedingungen. Außerdem ist das Ich _an /Ich _aus die erhaltenen Verhältnisse von r-GNMs mit unterschiedlichen Halsbreiten von 30, 40, 50 und 60 nm betrugen ~ 100, ~ 25, ~ 8 bzw. ~ 3, was darauf hindeutet, dass die I _an /Ich _aus Verhältnis der GNM-basierten Geräte kann leicht durch Variieren der Halsbreite eingestellt werden, die eine wichtige Rolle bei den Ladungstransporteigenschaften spielt. Es wurde beobachtet, dass die GNM-basierten Geräte in diesem Brief ein höheres I . besaßen _an /Ich _aus Verhältnisse als viele andere GNR-basierte Geräte mit kleineren Breiten [17]. Da das GNM als ein miteinander verbundenes Netz von GNRs betrachtet werden kann, ist die Entstehung der Bandlücke auch auf mehrere Faktoren zurückzuführen, einschließlich seitlicher Quanteneinschränkung [31] in Übertragungsrichtung und einer Coulomb-Blockade [32] aufgrund des Kantendefekts oder der Rauheit [33]. So ein großes Ich _an /Ich _aus Stromverhältnis kann aus dem Langkanaleffekt resultieren:Die Netzstrukturen der GNMs vergrößerten den Leitungskanal des Bauelements, die Grenze der internen Nanolöcher verstärkte die Quanteneingrenzung [34] und Lokalisierungseffekte wurden durch Kantendefekte wie Kanten . verursacht Unordnung [35] und/oder Spezies, die am Kohlenstoff-Dangling absorbiert sind π -Bindungen in den internen Nanolöchern [36, 37]. Die innere Grenze der r-GNMs ist aufgrund der unterschiedlichen Geometrien viel größer als die der c-GNMs. Darüber hinaus weist die kreisförmige Kante des c-GNM mehr Defekte auf, was die seitliche Quanteneingrenzung bemerkenswerter macht, um die Bandlücke zu vergrößern. Diese können auch erklären, warum das Ich _an /Ich _aus Stromverhältnis der r-GNMs ist größer als das des c-GNM. Aus Fig. 4a, b wird bestimmt, dass die auf r-GNM und c-GNM basierenden Vorrichtungen eine klare Leitfähigkeit mit einem minimalen Wert entsprechend dem Dirac-Punkt bei ungefähr  − 5 V aufwiesen. Die Schwellenspannung wird unter Verwendung der Spannung zur Leitungszeit minus der Sternpunktspannung. Aus Abb. 4a, b können wir sehen, dass die Schwellenspannung des Geräts etwa 15 V für c-GNM und r-GMN mit einer Größe von 30 nm beträgt. Die erhaltene homologe Leitfähigkeit ist in Abb. 4c dargestellt. Die Elektroden des Geräts werden direkt auf dem ursprünglichen Graphen hergestellt. Nur das Graphen zwischen den Kanälen wird in Nanomesh umgewandelt, und der Kontaktwiderstand zwischen der Metallelektrode und der Unterseite des halbmetallischen unberührten Graphens ist relativ gering. Der Kanalwiderstand ist hauptsächlich der Widerstand des Graphen-Nanomeshs. Aufgrund eines größeren Flächentastverhältnisses bei gleicher Fläche des leitenden Kanals wurde festgestellt, dass die Leitfähigkeiten der c-GNM-basierten Geräte höher waren als die der r-GNM-basierten Geräte. Im Vergleich zu zuvor beschriebenen GNRs [38] oder anderen GNMs [39] können unsere c-GNM- und r-GNM-Proben aufgrund ihrer großen Fläche und einheitlichen Größe einen höheren Strom liefern.

Übertragungseigenschaften (I _ds − V _g ) der Geräte basierend auf a c-GNM und b r-GNM mit unterschiedlichen Breiten bei V _ds = 2 V. Das V _Do (der Leitungsspannungswert minus dem Spannungswert des Sternpunkts) des 30-nm-Geräts beträgt etwa 15 V. c Leitfähigkeit im Vergleich zur Halsbreite für r-GNM (schwarz) und c-GNM (rot)

Abbildung 5a zeigt das schematische Energiebanddiagramm für GNRs mit Source- und Drain-Elektroden. Die Source- und Drain-Pegel nähern sich den Leitungs- bzw. Valenzbandkanten mit einem Anstieg der Source-Drain-Spannung (V _DS ). Wenn die Leitungs-(Valenz-)Bandkante in das Vorspannungsfenster zwischen den Source- und Drain-Elektroden fällt, werden Elektronen (Löcher) von der Source (Drain) injiziert und der Strom I steigt stark an. Die Gatespannung passt die Position der Lücke relativ zu den Source-Drain-Pegeln an. Kurven von I _DS gegen V _DS bei einem V _GS Vorspannung nahe der neutralen Ladungsspannung für r-GNMs und c-GNMs mit Halsweiten von 30 und 40 nm sind in Abb. 5b, c dargestellt, die deutlich die „Turn-On“- und „Turn-Off“-Bereiche in Abhängigkeit von . zeigen die Lage der Fermi-Ebene. Mit zunehmender Halsbreite des GNM nahm die Größe des Fensters mit niedriger Leitfähigkeit ab. Für die r-GNMs mit Breiten von 30 und 40 nm wurden die Energielücken auf 0,23 bzw. 0,17 eV geschätzt (Abb. 5b). Abbildung 5c ​​zeigt die Energiebandlücke von 0,19 und 0,16 eV für das c-GNM mit Breiten von 30 bzw. 40 nm. Diese Werte legen nahe, dass die Bandlücke umgekehrt proportional zu den Halsbreiten der GNM-Kanäle war und das Vorhandensein von mehr Kantendefekten in r-GNM die Bandlücke verbessern kann [23].

a Schematisches Energiebanddiagramm für einen GNR mit Source- und Drain-Elektroden. Kurven von I _DS gegen V _DS bei einem V _GS Bias in der Nähe der neutralen Ladungsspannung für b r-GNM und c c-GNM

Darüber hinaus wurden die optoelektronischen Eigenschaften von r-GNM-Geräten mit dem in Abb. 6a dargestellten optischen System untersucht, um Photostromtests für das r-GNM durchzuführen. In dem System wurde eine Schwarzkörperquelle mit einem 3-THz-Bandpassfilter verwendet, um die Terahertz-Strahlung zu erzeugen, und wir haben den Wechselstrom . gemessen Photostromamplituden, die mit einem Lock-In-Verstärker bezogen auf die Zerhackerfrequenz erhalten wurden. Es wurde festgestellt, dass die Photostromamplituden nahezu Null sind, ohne dass eine Source-Drain-Vorspannung angelegt wird. Aufgrund des direkten Kontakts der Metallelektrode und des Graphens war der durch Strahlung erzeugte Photostrom der Phototräger relativ schwach und wirkte sich gegenseitig entgegen, was zu einem externen Photostrom von fast Null führte.

a Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus des Terahertz-Tests. b Kurven des Photostroms I _Ph versus Halsbreite von r-GNMs

Außerdem würden die im GNM erzeugten Elektron-Loch-Paare normalerweise in extrem verkürzter Zeit rekombinieren, ohne zum Photostrom beizutragen. Daher existierte der Detektionsphotostrom mit einer externen Spannung, um die photoerzeugten Elektron-Loch-Paare zu trennen, bevor sie sich rekombinieren. In der hier berichteten Untersuchung wurde eine Source-Drain-Spannung von 0,2 V angelegt, und es wurden Photoströme von 0,28, 0,32, 0,4 und 0,93 nA unter 3 THz-Strahlung erhalten, wie in Abb. 6b gezeigt, die verschiedenen r-GNM-Geräten entsprechen mit Halsbreiten von 30, 40, 50 bzw. 60 nm. Bemerkenswerterweise stieg der Photostrom von 0,4 nA stark auf 0,93 an. Wie bereits berichtet, beträgt die Absorptionsrate von Graphen im sichtbaren Licht ca. 2,3 %, was als thermoelektrischer Effekt angesehen werden kann [40]. Während der Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen mit einer Energie unterhalb des IR-Wertes wurde festgestellt, dass die durch Laserabsorption verursachte thermische Erwärmung von Graphen die Leitfähigkeit von Graphen verringert, was dazu beitrug, dass thermische Effekte als Ursache für den erhöhten Photostrom von Graphen bei Beleuchtung ausgeschlossen wurden . Photoleitende Effekte bedeuten, dass, wenn die einfallende Photonenenergie mit der Energielücke der GNMs übereinstimmt, die Energielücke eine verstärkte Trennung von photoneninduzierten Exzitonen und eine höhere Effizienz der Ladungsträgerextraktion induzieren kann, so dass der Photostromwert bei einer Halsbreite von 60 nm stark ansteigt.

Ein Golay-Zelldetektor (TYDEX GC-1P) wurde verwendet, um die Lichtquellenleistung zu kalibrieren, um die Terahertz-Ansprechempfindlichkeit unserer GNM-basierten Geräte zu erhalten. Die Empfindlichkeit der r-GNM-Geräte mit einer Halsbreite von 60 nm betrug 12 mA/W bei Raumtemperatur.

Darüber hinaus wurde der Abbildungstest der Schlüsselprobe erfolgreich realisiert, indem die Probe in ein einfaches Dual-Focus-Abbildungssystem eingebracht wurde. Aufgrund der maximalen Bewegungsgrenze (25 mm  ×  25 mm) des Nanopositionierungssystems wurde das Terahertz-Bild eines Teils erhalten, wie in Fig. 7 dargestellt, das das Profil der Schlüsselprobe deutlich zeigt. Weiterhin wurde das Terahertz-Bild des Schlüsselmusters durch kontinuierliches Abtasten von 50 × 50 Punkten mit einer Gesamtzeit von ungefähr 75 s fertiggestellt, wobei die Reaktionszeit für eine einzelne Detektion weniger als 20 ms beträgt. Diese Arbeit zeigt, dass unser r-GNM-Gerät als Terahertz-Detektor für die genaue und schnelle Bildgebung makroskopischer Proben verwendet werden kann.

Vergleich eines Metallschlüssels zwischen a das optische Bild und b das Terahertz-Bild

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass FETs mit Top-Gate, die großflächige Arrays aus geordnetem r-GNM und c-GNM mit unterschiedlichen Halsbreiten verwenden, erfolgreich von EBL verarbeitet wurden. Die FETs mit Top-Gate wurden mit kontinuierlichem GNM als leitfähigem Kanal hergestellt. Bei Raumtemperatur wurden die elektrischen Messungen durchgeführt, die zeigten, dass die Geräte mit unterschiedlichen Halsweiten des GNM unterschiedliche I . besaßen _an /Ich _aus Verhältnisse und Energielücken. Insbesondere die auf r-GNM basierenden Geräte mit einer Halsbreite von 30 nm weisen das größte I . auf _an /Ich _aus Verhältnis, ~ 100, und die Energielücke wurde auf 0.23 eV geschätzt. Obwohl der Strom der c-GNM-basierten Geräte größer war als der der r-GNM-basierten Geräte, ist die I _an /Ich _aus Das Stromverhältnis war kleiner, was an der größeren Kantenrauigkeit im r-GNM liegen könnte. Darüber hinaus wurde basierend auf dem photoleitenden Effekt die Terahertz-Reaktion des r-GNM-basierten Geräts mit 10 mA/W gemessen. Für praktische Anwendungen der Geräte wurde ein Terahertz-Imaging-Experiment bei Raumtemperatur durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass solche Geräte bei der genauen und schnellen Bildgebung makroskopischer Proben eingesetzt werden können.

Abkürzungen

c-GNM:

Kreisförmiges Graphen-Nanonetz

EBL:

Elektronenstrahllithographie

FETs:

Feldeffekttransistoren

GNM:

Graphen-Nanomesh

GNR:

Graphen-Nanoband

MIBK:

Methylisobutylketon

PECVD:

Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung

PMMA:

Polymethylmethacrylat

r-GNM:

Rechteckiges Graphen-Nanomesh