Учёные из Технологического университета Джорджии (США) провели исследование, которое позволило лучше понять то, как природа металл-графеновых интерфейсов влияет на движение электронов сквозь двухтерминальные соединения — в данном случае лист графена с двумя металлическими контактами. Отчёт о работе и её результатах опубликован в журнале Nano Letters.

Графен, моноатомный слой чистого графита, обладает множеством свойств, которые потребуются в будущем при разработке электронных приборов нового поколения. Однако прежде нужно хотя бы иметь возможность создавать электрические контакты, которые могли бы соединить графен с «внешним миром».

Учёные из Технологического университета Джорджии (США) провели исследование, которое позволило лучше понять то, как

природа металл-графеновых интерфейсов влияет на движение электронов сквозь двухтерминальные соединения — в данном случае лист графена с двумя металлическими контактами. Отчёт о работе и её результатах опубликован в журнале Nano Letters.

Современные теории, описывающие работу графеновых устройств, предполагают, что контакты, обеспечивающие протекание электрического тока между двумя точками, будут представлять собой допированный графен, подобно настоящим металлам содержащий большое количество носителей заряда. (Очень удобное с теоретической точки зрения представление: и графен с графеном хорошо соединяется, и природа контакта металлическая… В общем, чисто теоретическая абстракция.)

Однако в реальных электронных приборах электрические контакты представляют собой переходные металлы, которые в случае графена будут образовывать с ним химические связи. К сожалению, при формировании ковалентных связей происходит частичное (или даже полное) разрушение уникальных электронных свойств графена.

Вот почему при переходе от теоретической абстракции (допированный графеновый контакт) к реальности вопрос о транспорте электронов становится чрезвычайно важным.

Авторы работы исследовали движение электронов на границе между графеном и титановым контактом, проведя квантовомеханические расчёты, основой для которых послужили уже известные базисные модели, а также реальные свойства образующих соединение материалов.

И вот итог. Электроны на границе графен — металл ведут себя подобно свету, падающему на кристалл: какая-то часть светового потока рассеивается узлами решётки, а что-то проходит сквозь кристалл. Учёные показали, что в данном случае транспорт электронов через двухтерминальное графеновое соединение с титановыми контактами является псевдодиффузионным, вплоть до необычайно высоких энергий.

Кроме того, в случае графеновых соединений «электронная прозрачность» материала показывает, насколько много электронов с одного контакта способно добраться до металла, образующего второй контакт.