Ahora es factible fabricar un material preciado para dispositivos espintrónicos y semiconductores:nanocintas de grafeno monocapa con bordes en zigzag.

Las cintas minúsculas de grafeno son bloques de construcción muy buscados para dispositivos semiconductores debido a sus propiedades electrónicas predichas. Pero hacer estas nanoestructuras sigue siendo un desafío. Ahora, un equipo de investigadores de China y Japón ha ideado un nuevo método para hacer las estructuras en el laboratorio. Sus hallazgos aparecen en la edición actual de Letras de física aplicada .

"Muchos estudios han predicho las propiedades de las nanocintas de grafeno con bordes en zigzag, "dijo Guangyu Zhang, autor principal del estudio. "Pero en los experimentos es muy difícil hacer este material".

Previamente, Los investigadores han intentado fabricar nanocintas de grafeno colocando láminas de grafeno sobre una capa de sílice y utilizando hidrógeno atómico para grabar tiras con bordes en zigzag. un proceso conocido como grabado anisotrópico. Estos bordes son cruciales para modular las propiedades de las nanocintas.

Pero este método solo funcionó bien para hacer cintas que tuvieran dos o más capas de grafeno. Las irregularidades en la sílice creadas por picos y valles electrónicos hacen rugosa su superficie, por lo que crear bordes en zigzag precisos en monocapas de grafeno fue un desafío. Zhang y sus colegas de la Academia China de Ciencias, Laboratorio clave de Beijing para nanomateriales y nanodispositivos, y el Centro de Innovación Colaborativa de Materia Cuántica se asoció con colaboradores japoneses del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales para resolver el problema.

Reemplazaron la sílice subyacente con nitruro de boro, un material cristalino que es químicamente lento y tiene una superficie lisa desprovista de golpes y hoyos electrónicos. Al utilizar este sustrato y la técnica de grabado anisotrópico, el grupo hizo con éxito nanocintas de grafeno que tenían solo una capa de espesor, y tenía bordes en zigzag bien definidos.

"Esta es la primera vez que hemos visto que el grafeno en una superficie de nitruro de boro se puede fabricar de una manera tan controlable, "Explicó Zhang.

Las nanocintas con bordes en zigzag mostraron una alta movilidad de electrones en el rango de 2000 cm2 / Vs incluso en anchos de menos de 10 nm, el valor más alto jamás reportado para estas estructuras, y se crearon limpias, brechas de banda de energía estrechas, lo que los convierte en materiales prometedores para dispositivos espintrónicos y nanoelectrónicos.

"Cuando disminuye el ancho de las nanocintas, la movilidad disminuye drásticamente debido a defectos en los bordes, ", dijo Zhang." Usando técnicas estándar de fabricación de litografía, Los estudios han visto una movilidad de 100 cm2 / Vs o incluso menor, pero nuestro material aún supera los 2000 cm2 / Vs incluso en la escala de menos de 10 nanómetros, demostrando que estas nanocintas son de muy alta calidad ".

En estudios futuros, extender este método a otros tipos de sustratos podría permitir el procesamiento rápido a gran escala de monocapas de grafeno para hacer nanocintas de alta calidad con bordes en zigzag.