Las interacciones entre el grafeno y su entorno tienen una influencia significativa en el uso de este prometedor material por parte de la industria de los semiconductores. Gracias a los hallazgos exhaustivos de un proyecto de investigación internacional, estas interacciones ahora se comprenden mejor y, como resultado, se pueden controlar.
El grafeno es una capa de carbono del tamaño de un átomo. Gracias a sus características estructurales y electrónicas únicas, el material tiene un potencial enorme y es el foco de grandes expectativas; sin embargo, Los usos y aplicaciones concretos aún no se han materializado. Como suele ocurrir cuando se trata de una aplicación viable, El diablo está en los detalles. Un proyecto financiado por el Fondo Austriaco de Ciencias FWF ha logrado abordar algunos de estos detalles.
Orientación a semiconductores
"Los componentes individuales basados en grafeno ya presentan características sobresalientes, "explica el líder del proyecto Thomas Pichler del Departamento de Propiedades Electrónicas de Materiales de la Universidad de Viena". el gran avance en su aplicación como componente electrónico integrado aún no ha surgido. Simplemente no ha sido posible utilizar este material para la tecnología de semiconductores establecida de una manera que pueda ser replicada de manera confiable ". Uno de los mayores obstáculos es la falta de control de las interacciones del grafeno con su entorno a nivel atómico. Como resultado, Ha sido casi imposible desplegar el material de una manera predecible y específica. Incluso la interacción entre el grafeno y el sustrato, al que debe aplicarse por su extrema delgadez, solo se entendió en parte. Pichler y su equipo de investigación han determinado ahora la naturaleza de esta interacción.
Colar con carga
El equipo también tuvo éxito de inmediato en la obtención de nuevos conocimientos sorprendentes. "Pudimos demostrar una correlación entre la transferencia de carga (el desplazamiento de electrones) y la tensión mecánica en el grafeno por primera vez, ", dice Pichler." Esta observación podría ser de gran importancia práctica, ya que significa que la medición sin contacto de la tensión interna en componentes basados en grafeno puede ser posible en el futuro ".
El equipo también logró éxitos significativos en el control específico del entorno del grafeno. En el marco del proyecto, fue posible controlar la interfaz entre el grafeno y los semiconductores tradicionales como el germanio a nivel atómico por primera vez. Muchos ven esto como un paso importante para hacer que los componentes nanoelectrónicos basados en grafeno sean utilizables para la tecnología de semiconductores.
Éxito con el método
Para el éxito del proyecto cooperativo fue crucial su combinación óptima y la implementación de dos procesos. Pichler y su equipo utilizaron las últimas técnicas de medición de espectroscopía y las complementaron con los llamados cálculos ab-initio, que fueron llevados a cabo por un equipo encabezado por Ludger Wirtz del Instituto de Electrónica, Microelectrónica y Nanotecnología en la Universidad de Lille.
Amplias muestras
El proyecto logró producir amplias muestras de grafeno aislado electrónicamente. Esto proporcionó un material de partida óptimo para el trabajo experimental. "Luego manipulamos deliberadamente la estructura electrónica del grafeno, "dice Pichler, explicando el enfoque adoptado por el proyecto. "Para hacer esto, por ejemplo, reemplazamos ciertos átomos en el sustrato de grafeno con átomos de hidrógeno o nitrógeno y medimos el impacto de esta sustitución en el grafeno ". Otro enfoque adoptado por Pichler y su equipo involucró un método conocido como intercalación. Con este método, capas delgadas de potasio, Se inserta litio o bario entre el grafeno y el sustrato y se caracteriza el impacto resultante sobre el grafeno.
Estos pasos allanaron el camino para muchos otros avances derivados del proyecto FWF, que todavía son necesarios para permitir el uso integral del material milagroso grafeno. Quedan muchos desafíos por superar antes de que un "hacedor de milagros" como el grafeno pueda ponerse en práctica. La investigación básica jugará un papel clave para superar estos desafíos.
