I fogli bidimensionali di grafene sotto forma di nastri larghi poche decine di nanometri hanno proprietà uniche che sono molto interessanti per l'uso nell'elettronica futura. I ricercatori hanno ora per la prima volta caratterizzato completamente i nanonastri cresciuti in entrambe le due possibili configurazioni sullo stesso wafer con un chiaro percorso verso l'upscaling della produzione.

Il grafene sotto forma di nanonastri mostra il cosiddetto trasporto balistico, il che significa che il materiale non si riscalda quando una corrente lo attraversa. Questo apre un interessante percorso verso l'alta velocità, nanoelettronica a bassa potenza. La forma a nanonastro può anche far sì che il grafene si comporti più come un semiconduttore, che è il tipo di materiale che si trova nei transistor e nei diodi. Le proprietà dei nanonastri di grafene sono strettamente correlate alla struttura precisa dei bordi del nastro. Anche, la simmetria della struttura del grafene consente ai bordi di assumere due diverse configurazioni, cosiddetto zigzag e poltrona, a seconda della direzione del lato lungo rispettivo corto del nastro.

I nanonastri sono stati coltivati ​​su uno stampo in carburo di silicio in condizioni ben controllate e accuratamente caratterizzati da un team di ricerca del laboratorio MAX IV, Techniche Universität Chemnitz, Leibniz Universität Hannover, e Università di Linköping. Il modello ha creste che corrono in due diverse direzioni cristallografiche per consentire la formazione sia delle varietà a poltrona che a zig-zag di nanonastri di grafene. Il risultato è una crescita prevedibile di nanonastri di grafene di alta qualità che hanno un'omogeneità su una scala millimetrica e una struttura dei bordi ben controllata.

Una delle nuove scoperte è che i ricercatori sono stati in grado di mostrare il trasporto balistico nella maggior parte del nanonastro. "Ciò è stato possibile grazie a quattro esperimenti con sonde estremamente impegnativi eseguiti su una scala di lunghezza inferiore a 100 nm dal gruppo di Chemnitz, "dice Alexei Zakharov, uno degli autori.

La caratterizzazione elettrica mostra anche che la resistenza è molte volte maggiore nella cosiddetta configurazione a poltrona del nastro, a differenza della forma a zig-zag a minore resistenza ottenuta. Questo suggerisce un possibile band gap che si apre nei nanonastri della poltrona, rendendoli semiconduttori. Il processo utilizzato per preparare il modello per la crescita dei nanonastri è facilmente scalabile. Ciò significa che funzionerebbe bene per lo sviluppo nella produzione su larga scala di nanonastri di grafene necessari per renderli un buon candidato per un materiale futuro nell'industria elettronica.

"Finora, abbiamo esaminato nanonastri larghi 30-40 nanometri. È difficile creare nanonastri di 10 nanometri o meno, ma avrebbero proprietà elettriche molto interessanti, e c'è un piano per farlo. Poi li studieremo anche alla beamline MAXPEEM, "dice Zacharov.

Le misurazioni eseguite alla linea di luce MAXPEEM sono state eseguite con una tecnica che non richiede raggi X. La linea di luce entrerà nella sua fase di messa in servizio questa primavera e inizierà ad accogliere gli utenti quest'anno.