محققان دانشگاه کاليفرنيا در «ريورسايد» دريافته‌اند که گرافن چندلايه‌اي مي‌تواند بسته به نوع قرار گرفتن لايه‌ها روي يکديگر، فلزي يا عايق باشد.

به گزارش سرويس فناوري ايسنا، اين يافته در تضاد با محاسبات تئوري قرار دارد که پيش‌بيني مي‌کند گرافن چند لايه‌اي بدون توجه به شرايط آن فلزي خواهد بود و نشان مي‌دهد که مي‌توان ويژگي‌هاي الکترونيکي اين ماده را با يک تغيير ساده در نحوه انباشته شدن لايه‌هاي مختلف آن کنترل کرد. اين قابليت، در توليد ابزارهاي کاربردي مهم خواهد بود.

گرافن به ‌دليل ويژگي‌هاي الکترونيکي، حرارتي و مکانيکي جالبي که دارد، ماده نويدبخشي براي توليد ابزارهاي الکترونيکي مولکولي در آينده به ‌شمار مي‌رود. اخيراً توجه محققان به گرافن چندلايه معطوف شده است، زيرا انتظار مي‌رود به ‌دليل برهمکنش‌هاي الکترونيکي قوي که ميان لايه‌هاي تشکيل‌دهنده اين ساختار وجود دارد، ويژگي‌هاي حتي جذاب‌تري در آن مشاهده شوند.

گرافن سه‌لايه‌اي داراي دو آرايش متفاوت ABA و ABC است. تفاوت اين دو ساختار تنها در اين است که در دومي لايه بالايي تنها به اندازه فاصله يک اتم کربن نسبت به لايه ديگر جا به ‌جا شده است.

در سامانه‌هاي چندلايه‌اي نحوه انباشته شدن لايه‌ها تأثير بسيار زيادي روي ويژگي‌هاي الکترونيکي اين ساختارها دارد. انتظار مي‌رود اين تأثير در گرافن سه‌ لايه‌اي شديدتر باشد. پيش‌بيني مي‌شود گرافن سه‌لايه‌اي با آرايش ABA يک ماده شبه ‌فلز با همپوشاني باندي قابل تنظيم و گرافن سه‌لايه‌اي با آرايش ABC يک ماده نيمه‌ رسانا با شکاف باندي قابل تنظيم باشد.

حال «جيني لائو» و همکارانش با اندازه‌گيري ويژگي‌هاي انتقالي گرافن چندلايه به نتايج غير قابل ‌انتظاري دست يافته‌اند. آنها نشان داده‌اند که گرافن سه‌لايه‌اي ABA فلزي بوده و گرافن سه‌لايه‌اي ABC عايق است. محاسبات تئوري، پيش‌بيني مي‌کنند که هر دو آرايش رسانا باشند.

اين محققان با نشاندن الکترودهايي روي ابزارهاي گرافني که يا روي يک بستر قرار گرفته بودند و يا به‌ صورت معلق در يک حفره درون بستري از Si/SiO2 قرار داشتند، رسانايي آنها را اندازه گرفتند. تحرک‌ پذيري اثر زمينه (µ) براي ابزارهاي غيرمعلق بين 210cm2/Vs تا 1900cm2/Vsو براي ابزارهاي معلق بين 5000cm2/Vs تا 280000cm2/Vs بود.

بنابر گفته محققان، اين نتايج نشان مي‌دهند که گرافن سه ‌لايه‌اي ABC داراي يک شکاف باندي ذاتي است که احتمالاً از برهمکنش‌هاي الکترونيکي قوي در سيستم چندلايه‌اي آن نشأت مي‌گيرد. وجود يک شکاف باندي هرچند کوچک براي ساخت ابزارهاي الکترونيکي از گرافن ضروري است؛ گرافن به ‌طور معمول فاقد اين شکاف باندي است.

جزئيات اين کار در مجله «Nature Physics» منتشر شده است.

انتهاي پيام