Просмотр по

Свойства графена зависят от материала, на котором его выращивают

Свойства графена зависят от материала, на котором его выращивают

Анализируя структуру графена, выращенного в печи методом химического осаждения из газовой фазы, ученые хьюстонского университета Райса Борис Якобсон и Василий Артюхов обнаружили, что формирование островков 2D-углерода зависит от геометрического соотношения между графеном и подложкой. Результаты их исследования опубликованы в Physical Review Letters.

«Эксперименты, показывающие удивительные электронные свойства графена, обычно выполняются на механически отслоенном материале, — пояснил Артюхов. — Это налагает ограничения на размеры образцов и затратно, если требуется много материала. Поэтому все стараются найти более приемлемый способ выращивать графен из газов, таких как метан, используя в качестве основы различные материалы. Проблема заключается в том, что кристаллы при этом тоже получаются разные, хотя все это — графен».

По словам Якобсона, исследователям приходилось видеть островки графена странной формы с явными нарушениями симметрии: «Это было неожиданным, так как в графене шесть сторон вроде бы должны быть идентичными».

Авторы установили, что индивидуальные атомы углерода при кристаллизации следуют ориентирам, заданным подложкой. Под микроскопом хорошо видно, что два островка графена, расположенные на соседних зернах медной подложки имеют разный облик, несмотря на идентичные условия роста. На одном зерне графен образует почти идеальные шестиугольники, а на другом гексагональные островки имеют вытянутую форму.

Конфигурация кромок графена оказывает значительное влияние на его электронные свойства, а она зависит от условий энергетического равновесия отдельных атомов углерода со своими соседями на плоскости и в материале подложки.

«Поверхность медной фольги может иметь разные текстуры в разных местах. Электронная микроскопия показывает, что все графеновые острова, растущие на общем зерне, имеют одинаковую форму, например идеальных или вытянутых шестиугольников», — заявил Артюхов.

При достаточно долгом росте островки сливаются в сплошную пленку графена. Несовпадения ориентации решеток смыкающихся островков приводит к появлению границ зерен, которые задают электронные характеристики графенового листа.

Якобсон, отвечавший за теоретическую часть работы, предполагает, что аналогичные факторы определяют рост и других 2D-материалов — гексагонального нитрида бора, дисульфида молибдена и родственных соединений, потенциал которых для применения в электронике является сейчас предметом самых широких исследований.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *