Maintenant, le graphène est probablement le nouveau système matériel le plus étudié au monde. En raison de sa mécanique étonnante, propriétés chimiques et électroniques, il promet de nombreuses applications futures - par exemple en microélectronique. Les électrons du graphène sont particulièrement mobiles et pourraient, donc, remplacer le silicium qui est utilisé aujourd'hui comme matériau de base des puces informatiques rapides.

Dans une coopération de recherche, Des scientifiques de l'Université Leibniz de Hanovre et de la Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ont maintenant étudié de quelle manière une base rugueuse affecte les propriétés électroniques de la couche de graphène. Leurs résultats suggèrent qu'il sera bientôt possible de contrôler les plasmons, c'est-à-dire des oscillations collectives d'électrons, volontairement dans le graphène, en établissant virtuellement une voie composée de projections et de bosses pour eux. Les résultats ont été publiés dans l'édition actuelle du Nouveau Journal de Physique .

La structure du graphène lui-même est fascinante :il se compose d'exactement un seul, couche régulière d'atomes de carbone. Fabriquer cette couche incroyablement fine de manière absolument propre est un grand défi. Une méthode possible pour précipiter le graphène de manière extensive sur un substrat isolant est l'épitaxie, c'est-à-dire la croissance contrôlée du graphène sur du carbure de silicium isolant. Dans ce but, un cristal de carbure de silicium est chauffé sous vide. A partir d'une température donnée, les atomes de carbone migrent vers la surface et forment une couche monoatomique sur le carbure de silicium - encore solide. Une question importante pour les applications ultérieures est, comment les défauts et les marches de la surface du carbure de silicium affectent les propriétés électroniques du graphène qui s'y développe.

Dans le cadre d'une coopération de recherche entre la PTB et l'Université Leibniz de Hanovre, l'influence des défauts du graphène sur les propriétés électroniques a été étudiée. Au cours des enquêtes, une attention particulière a été portée à l'influence des défauts sur une excitation électronique particulière, les soi-disant plasmons.

Par différentes préparations d'échantillons, tout d'abord des cristaux de carbure de silicium avec différentes rugosités de surface et, Donc, avec une concentration différente de défauts de surface ont été étudiés, sur lequel, ensuite, le graphène s'est formé. L'influence des défauts sur les excitations plasmoniques a ensuite été étudiée par diffraction électronique à basse énergie (SPA-LEED) et spectroscopie de perte d'électrons (EELS).

Le procédé a révélé une forte dépendance de la durée de vie du plasmon vis-à-vis de la qualité de surface. Défauts, car ils sont causés sur les bords des marches et les joints de grains, entravent fortement la propagation des plasmons et raccourcissent drastiquement leur durée de vie. Ici, il est remarquable que les autres propriétés électroniques des plasmons, en particulier leur dispersion, restent largement épargnés.

Cela ouvre des possibilités intéressantes pour l'application technique future et l'utilisation des plasmons (appelés « plasmoniques ») dans le graphène. Par réglage sélectif de la rugosité de surface, différentes plages de graphène pourraient être générées dans lesquelles les plasmons sont soit fortement amortis, soit peuvent se propager presque sans obstruction. De cette façon, les plasmons pourraient être conduits le long de "conducteurs de plasmons" avec une faible rugosité de surface spécifiquement d'un point d'une puce de graphène à un autre.