Por toda la promesa del grafeno como material para la electrónica de próxima generación y la computación cuántica, los científicos aún no saben lo suficiente sobre este conductor de alto rendimiento para controlar eficazmente una corriente eléctrica.

Grafeno una capa de carbono de un átomo de espesor, conduce la electricidad de forma tan eficiente que los electrones son difíciles de controlar. Y será necesario el control antes de que este maravilloso material pueda usarse para fabricar transistores a nanoescala u otros dispositivos.

Un nuevo estudio realizado por un grupo de investigación de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee (UWM) ayudará. El grupo ha identificado nuevas características de transporte de electrones en una hoja bidimensional de grafeno en capas sobre un semiconductor.

Los investigadores demostraron que cuando los electrones se desvían en la interfaz del grafeno y su sustrato semiconductor, se encuentran con lo que se conoce como una barrera de Schottky. Si es lo suficientemente profundo los electrones no pasan, a menos que se rectifique aplicando un campo eléctrico, un mecanismo prometedor para encender y apagar un dispositivo basado en grafeno.

El grupo también encontró, sin embargo, otra característica del grafeno que afecta la altura de la barrera. Se forman ondas intrínsecas en el grafeno cuando se coloca encima de un semiconductor.

El grupo de investigación, dirigido por Lian Li y Michael Weinert, Profesores de física de la UWM, y el estudiante graduado de Li, Shivani Rajput, llevaron a cabo su experimento con el carburo de silicio semiconductor. Los resultados aparecen en la edición del 21 de noviembre de Comunicaciones de la naturaleza .

Las ondulaciones son análogas a la ondulación de una hoja de papel que se ha humedecido y luego se ha secado. Excepto en este caso, señala Weinert, el grosor de la hoja es inferior a un nanómetro (una milmillonésima parte de un metro).

"Nuestro estudio dice que las ondas afectan la altura de la barrera e incluso si hay una pequeña variación en ella, los resultados serán un gran cambio en el transporte de electrones, "dice Li.

La barrera debe tener la misma altura en toda la hoja para garantizar que la corriente esté encendida o apagada. él añade.

"Este es un cuento con moraleja, "dice Weinert, cuyos cálculos proporcionaron el análisis teórico. "Si vas a utilizar grafeno para la electrónica, se encontrará con este fenómeno que tendrá que manipular ".

Con múltiples condiciones que afectan la barrera, Se necesita más trabajo para determinar qué semiconductores serían los más adecuados para usar en la ingeniería de un transistor con grafeno.

El trabajo también presenta una oportunidad. La capacidad de controlar las condiciones que impactan la barrera permitirá la conducción en tres dimensiones, en lugar de a lo largo de un plano simple. Esta conducción 3D será necesaria para que los científicos creen nano-dispositivos más complicados, dice Weinert.