Las láminas bidimensionales de grafeno en forma de cintas de unas pocas decenas de nanómetros de diámetro tienen propiedades únicas que son muy interesantes para su uso en la electrónica del futuro. Los investigadores ahora han caracterizado completamente por primera vez las nanocintas cultivadas en las dos configuraciones posibles en la misma oblea con una ruta clara hacia la ampliación de la producción.

El grafeno en forma de nanocintas muestra el llamado transporte balístico, lo que significa que el material no se calienta cuando fluye una corriente a través de él. Esto abre un camino interesante hacia la alta velocidad, nanoelectrónica de baja potencia. La forma de nanocintas también puede permitir que el grafeno se comporte más como un semiconductor, que es el tipo de material que se encuentra en transistores y diodos. Las propiedades de las nanocintas de grafeno están estrechamente relacionadas con la estructura precisa de los bordes de la cinta. También, la simetría de la estructura del grafeno permite que los bordes tomen dos configuraciones diferentes, los llamados zigzag y sillón, dependiendo de la dirección del borde corto largo respectivo de la cinta.

Las nanocintas se cultivaron en una plantilla hecha de carburo de silicio en condiciones bien controladas y caracterizadas minuciosamente por un equipo de investigación del Laboratorio MAX IV. Techniche Universität Chemnitz, Leibniz Universität Hannover, y la Universidad de Linköping. La plantilla tiene crestas que se ejecutan en dos direcciones cristalográficas diferentes para permitir que se formen tanto el sillón como las variedades en zig-zag de nanocintas de grafeno. El resultado es un crecimiento predecible de nanocintas de grafeno de alta calidad que tienen una homogeneidad en una escala milimétrica y una estructura de borde bien controlada.

Uno de los nuevos hallazgos es que los investigadores pudieron mostrar el transporte balístico en la mayor parte de la nanocinta. "Esto fue posible debido a los extremadamente desafiantes experimentos de cuatro sondas realizados en una escala de longitud por debajo de 100 nm por el grupo en Chemnitz, "dice Alexei Zakharov, uno de los autores.

La caracterización eléctrica también muestra que la resistencia es muchas veces mayor en la denominada configuración sillón de la cinta, a diferencia de la forma de zig-zag de menor resistencia obtenida. Esto sugiere una posible apertura de banda prohibida en las nanocintas del sillón, haciéndolos semiconductores. El proceso utilizado para preparar la plantilla para el crecimiento de nanocintas es fácilmente escalable. Esto significa que funcionaría bien para el desarrollo en la producción a gran escala de nanocintas de grafeno necesarias para convertirlas en un buen candidato para un material futuro en la industria electrónica.

"Hasta aquí, hemos estado analizando nanocintas que tienen entre 30 y 40 nanómetros de ancho. Es un desafío fabricar nanocintas de 10 nanómetros o menos, pero tendrían propiedades eléctricas muy interesantes, y hay un plan para hacer eso. Luego también los estudiaremos en la línea de luz MAXPEEM, "dice Zakharov.

Las mediciones realizadas en la línea de luz MAXPEEM se realizaron con una técnica que no requirió rayos X. La línea de luz entrará en su fase de puesta en servicio esta primavera y comenzará a dar la bienvenida a los usuarios este año.