По данным исследователей из Великобритании и Швеции, двухслойные фрагменты графена, включенные в слой толщиной в один атом, выращенный на подложке из карбида кремния, могут проявлять себя, как проводник или изолятор, в зависимости от окружающей электростатической обстановки. Работа, доказывающая такие возможности наноструктур, в перспективе поможет в развитии радиочастотных транзисторов на основе графена, которые можно использовать для организации беспроводной связи. Вероятно, подобные конструкции на основе графена также можно будет задействовать в качестве метрологического стандарта сопротивления.

Слой графена, выращенный на поверхности SiC, в настоящее время рассматривается, как наилучший кандидат на роль метрологического стандарта сопротивления. Кроме того, этот тип графеновых структур идеально подходит для изготовления высокочастотных транзисторов, которые могут найти применение в беспроводных устройствах. Таким образом, научные группы по всему миру заняты изучением поведения графеновых структур на поверхности SiC, в частности, монослоев, а также двухслойных «островков», естественным образом формирующихся при росте монослоя.

Рис. 1. Схематическое изображение экспериментальной установки, а также принципа действия двухслойных структур.

Надо отметить, что упомянутые двухслойные включения определяют собой основную в использовании подобных структур, поскольку они имеют сопротивление, существенно отличающееся от сопротивления монослоя. Опубликованная недавно в журнале Nano Letters работа посвящена как раз исследованию этого отличия.

Совместной группа ученых из Cambridge University, NPL, Lancaster University (Великобритания), а также Chalmers University of Technology и Linköping University (Швеция) показали, что двухслойные структуры могут выступать в качестве металлических или изолирующих островков, в зависимости от того, как они легированы или какой на них подан управляющий сигнал.

Согласно опубликованным данным, когда подложка из SiC снабжает структуру большим количеством носителей заряда (электронов и дырок), она ведет себя, как металл. Но при этом, даже при слабом легировании SiC структура превращается в изолятор. В этом случае пары близко расположенных островков двухслойных графеновых включений могут формировать естественные сужения и точечные контракты из монослоя графена. В опубликованной работе исследователи утверждают, что им удалось контролировать электрический транспорт через подобные сужения с использованием местных электростатических полей, управляемых при помощи зонда атомно-силового микроскопа.

На эксперименте ученые также измерили магнитотранспортные свойства образца. Измерения были выполнены с помощью размещения образца в центре сверхпроводящей катушки, охлаждаемой при помощи жидкого гелия. Такая сложная схема эксперимента позволила провести электрические измерения одновременно с приложением магнитного поля. Также оценивались характеристики электрического транспорта, в зависимости от положения зонда атомно-силового микроскопа над образцом.

В настоящее время ученые заняты применением так называемого шаблонного метода выращивания графена к описанной ситуации. Они надеются, что шаблонный рост позволит сравнительно просто создавать новые структуры на основе монослоев и двухслойных фрагментов графена, чтобы использовать их в реальных приложениях.