Исследователи Политехнического института Ренселлера, США (Rensselaer Polytechnic Institute) «регулируют» свойства графена путем выращивания его на различных подложках.

Графен – кристалл, состоящий из одиночного слоя атомов углерода, соединенных в двумерную гексагональную решетку, впервые был получен в 2004 году, и в настоящее время рассматривается как один из потенциальных заменителей меди и кремния в наноэлектронике. Однако промышленное производство электронных компонентов на основе графена осложняется тем, что при получении этого материала некоторый процент готовых наноструктур обнаруживает металлические свойства, а остальная часть – полупроводниковые.

Результаты моделирования в графическом виде: две графеновые пленки, каждая толщиной в один атом, расположены на основании из диоксида кремния (изображение: Политехнический институт Ренселлера).

Вот эту-то проблему и удалось решить исследователям из Политехнического института Ренселлера, которые продемонстрировали возможность управлять характеристиками получаемых кристаллов.

Как сообщают авторы в статье, опубликованной в текущем выпуске журнала Applied Physics Letters (Philip Shemella and Saroj K. Nayak. Electronic structure and band-gap modulation of graphene via substrate surface chemistry, – Appl. Phys. Lett. 94 032101, 2009), ключевую роль в определении проводящих свойств материала играет химический состав подложки, на которой выращивается графен. Результаты моделирования показали, что полупроводниковые структуры можно получить при использовании подложки из диоксида кремния, обогащенного кислородом. При пассивации поверхности с помощью атомов водорода, напротив, формировался графен с металлическими свойствами.

«По существу, мы получили возможность «настраивать» характеристики электропроводности материала», – заключает Сарой Наяк (Saroj Nayak), адъюнкт-профессор из Политехнического института Ренселлера.

Квантово-механические свойства графена моделировались учеными на суперкомпьютере Вычислительного центра нанотехнологических инноваций (Computational Center for Nanotechnology Innovations) института Ренселлера.

Евгений Биргер