En el presente, El grafeno es probablemente el nuevo sistema de material más investigado en todo el mundo. Debido a su asombrosa mecánica, propiedades químicas y electrónicas, promete múltiples aplicaciones futuras, por ejemplo, en microelectrónica. Los electrones en el grafeno son particularmente móviles y podrían, por lo tanto, Reemplazar el silicio que se utiliza hoy en día como material básico de chips informáticos rápidos.

En una cooperación de investigación, Los científicos de la Universidad Leibniz de Hannover y del Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) han investigado ahora de qué manera una base rugosa afecta las propiedades electrónicas de la capa de grafeno. Sus resultados sugieren que pronto será posible controlar los plasmones, es decir, oscilaciones colectivas de electrones, a propósito en el grafeno, estableciendo virtualmente un carril compuesto por salientes y jorobas para ellos. Los resultados se publicaron en la edición actual del Nueva Revista de Física .

La estructura del grafeno en sí es fascinante:consta exactamente de una sola, capa regular de átomos de carbono. Fabricar esta capa increíblemente delgada de manera absolutamente ordenada es un gran desafío. Un posible método para recitar grafeno extensamente sobre un sustrato aislante es la epitaxia, es decir, el crecimiento controlado de grafeno sobre carburo de silicio aislante. Para este propósito, un cristal de carburo de silicio se calienta al vacío. Partiendo de una temperatura específica, Los átomos de carbono migran a la superficie y forman una capa monoatómica sobre el carburo de silicio, todavía sólido. Una pregunta importante para aplicaciones posteriores es:cómo los defectos y pasos de la superficie de carburo de silicio afectan las propiedades electrónicas del grafeno que crece en ella.

En el marco de una cooperación de investigación entre PTB y la Universidad Leibniz de Hannover, Se ha investigado la influencia de los defectos del grafeno en las propiedades electrónicas. Durante las investigaciones, Se prestó especial atención a la influencia de los defectos en una excitación electrónica especial, los llamados plasmones.

Por diferente preparación de la muestra, en primer lugar, cristales de carburo de silicio con diferente rugosidad superficial y, por lo tanto, con una concentración diferente de defectos superficiales se investigaron, en la que, después, se formó el grafeno. A continuación, se investigó la influencia de los defectos en las excitaciones del plasmón mediante difracción de electrones de baja energía (SPA-LEED) y espectroscopia de pérdida de electrones (EELS).

El proceso reveló una fuerte dependencia de la vida útil del plasmón de la calidad de la superficie. Defectos ya que se producen en los bordes de los escalones y los límites de las vetas, impiden fuertemente la propagación de los plasmones y acortan drásticamente su vida útil. Aquí es notable que las otras propiedades electrónicas de los plasmones, en particular su dispersión, permanecen en gran parte intactos.

Esto abre interesantes posibilidades para la futura aplicación técnica y uso de plasmones (los llamados "plasmónicos") en grafeno. Mediante ajuste selectivo de la rugosidad de la superficie, Se podrían generar diferentes rangos de grafeno en los que los plasmones están fuertemente amortiguados o pueden propagarse casi sin obstrucciones. De este modo, los plasmones podrían conducirse a lo largo de "conductores de plasmones" con una rugosidad superficial baja específicamente de un punto de un chip de grafeno a otro.