(PhysOrg.com) -- "Il grafene è un materiale molto eccitante con una serie di possibilità interessanti, anche per l'uso in dispositivi elettronici, "Pablo Jarillo-Herrero racconta PhysOrg.com . "Però, tutti i sistemi di grafene sono elettronicamente diversi l'uno dall'altro. Il grafene a strato singolo ha proprietà diverse dal grafene a doppio strato, e questi hanno proprietà diverse dal grafene con più strati. Quello che vogliamo fare è comprendere le proprietà specifiche del grafene a doppio strato in modo da poter imparare a usarlo per diverse applicazioni".
Jarillo-Herrero è uno scienziato del MIT. Ha lavorato con Thiti Taychatanapat, ad Harvard, per studiare alcune delle proprietà del grafene a doppio strato, e per determinare come funziona il trasporto elettronico in determinate condizioni. I loro risultati sono descritti in Physical Review Letters:"Electronic Transport in Dual-Gated Bilayer Graphene at Large Displacement Fields".
Uno dei motivi per cui i semiconduttori funzionano così bene nell'elettronica digitale è che hanno il cosiddetto band gap. Questa banda proibita consente l'accensione e lo spegnimento dei semiconduttori. Affinché il grafene funzioni come un valido sostituto di questi semiconduttori, sarebbe necessario aprire una sorta di lacuna nella struttura elettronica.
“È già stato dimostrato che è possibile aprire un band gap nel grafene a doppio strato, ” dice Jarillo-Herrero. “Tuttavia, il gap di trasporto elettronico effettivo è circa 100 volte più piccolo del band gap teorico o del band gap ottico. Questa differenza presenta problemi. Vogliamo capire le proprietà del grafene a doppio strato che fanno sì che ciò accada, e come può essere cambiato.”
Jarillo-Herrero e Taychatanapat offrono uno sguardo sistematico su come funziona il band gap nel grafene a doppio strato. Hanno scoperto che il band gap è più piccolo misurando a basse temperature inferiori a quattro gradi Kelvin. "I nostri studi mostrano che il band gap è ancora abbastanza grande da accendere e spegnere i transistor, ma il rapporto on/off è sufficientemente alto – dell'ordine di un milione – a basse temperature, e lo riportiamo per la prima volta nel grafene a doppio strato, ” dice Jarillo-Herrero.
Però, il problema principale è che affinché il grafene a doppio strato funzioni come un valido sostituto del semiconduttore, deve essere funzionante a temperatura ambiente. Jarillo-Herrero è fiducioso, anche se. “Questo è un primo passo molto importante che ci aiuta a capire scientificamente cosa sta succedendo alle basse temperature, e comprendere il meccanismo che non consente al trasporto elettronico di funzionare altrettanto bene a temperature più elevate”.
Uno dei problemi, Jarillo-Herrero crede, è che il grafene viene solitamente messo sull'ossido di silicio, che introduce il disordine elettronico. “Sull'ossido di silicio, gli elettroni non vedono il loro gap di banda completo, ” spiega Jarillo-Herrero. “Quindi cerchiamo di caratterizzare il disturbo e di liberarcene. Un modo per farlo è provare a mettere il grafene su diversi substrati. Quando questo è fatto, si fanno enormi progressi. Il nitruro di boro è particolarmente promettente, ma un certo numero di gruppi sta anche provando il grafene a doppio strato su diversi substrati”.
Alla fine, Jarillo-Herrero spera che le informazioni apprese da questa dimostrazione contribuiranno a portare all'uso del grafene a doppio strato nell'elettronica digitale. “Il nostro lavoro offre un inizio per imparare come funzionano i transistor al grafene a doppio strato, e conoscere la mobilità degli elettroni nel grafene. Auspicabilmente, poiché comprendiamo meglio le proprietà del grafene, possiamo lavorare per una futura integrazione con l'elettronica e altre applicazioni, "dice.
“Questo tipo di ricerca scientifica di base è molto importante, Jarillo-Herrero continua. “Le cose devono sempre iniziare dal livello base prima di andare avanti, e il nostro lavoro potrebbe portare all'uso del grafene nell'elettronica”.
Copyright 2010 PhysOrg.com.
Tutti i diritti riservati. Questo materiale non può essere pubblicato, trasmissione, riscritto o ridistribuito in tutto o in parte senza l'espresso permesso scritto di PhysOrg.com.
