Quantum Detection Group de NPL ha publicado recientemente un estudio en Informes científicos que arroja una nueva luz sobre las propiedades electrónicas del grafeno casi autónomo (QFSG), un material que puede encontrar aplicaciones en la electrónica de alta velocidad, aplicaciones electrónicas y de detección.

El estudio, que se llevó a cabo en colaboración con la Universidad de Surrey, REINO UNIDO, y el Instituto de Tecnología de Materiales Electrónicos, Polonia, muestra por primera vez los cambios a nanoescala de las propiedades electrónicas y estructurales del grafeno tras la intercalación del hidrógeno que desacopla el material del sustrato de soporte de carburo de silicio.

Los investigadores demostraron que la inserción de moléculas de hidrógeno entre el grafeno epitaxial y el SiC promueve un cambio dramático en las propiedades electrónicas del material. provocando el cambio del tipo de transportista y un aumento significativo de la movilidad del transportista.

Mediante el uso de microscopía de fuerza de sonda Kelvin, Los científicos pudieron generar un mapa completo de la distribución potencial superficial de las capas de grafeno tanto para el grafeno epitaxial soportado por SiC como para QFSG en SiC. Al observar un cambio en la distribución del potencial de superficie entre los dos sistemas, correlacionado directamente con la información de la espectroscopia Raman, los científicos pudieron detectar cambios en las propiedades electrónicas de las capas de grafeno.

"Si bien los electrones son los principales portadores del grafeno epitaxial prístino, en el QFSG los principales portadores son huecos, "Olga Kazakova, científico investigador principal, explicado.

Al realizar mediciones basadas en el efecto Hall, el grupo también observó un aumento de tres veces en la conductividad de QSFG, una característica fundamental para futuras aplicaciones en electrónica.

Kazakova dijo que el aumento observado en la movilidad de los portadores se acerca al récord mundial para este tipo de materiales a temperatura ambiente.

Grafeno epitaxial sobre SiC, que se obtiene mediante el método de deposición química en fase de vapor (CVD), tiene tres ventajas principales, ya que se puede escalar fácilmente hasta 4 pulgadas de tamaño, tiene una muy buena calidad estructural y no requiere transferencia a otros sustratos, simplificando así significativamente el proceso tecnológico.

Sin embargo, la capa interfacial entre el grafeno y el SiC reduce la conductividad del material. limitar las aplicaciones del grafeno epitaxial prístino en la electrónica de alta velocidad.

Una vez que se ha producido la formación de QFSG a través de la intercalación de hidrógeno, el material cambia sus propiedades electrónicas y muestra una alta movilidad eléctrica.

"En nuestro trabajo, mostramos por primera vez cómo ocurre este proceso a nanoescala, "Dijo Kazakova.