(PhysOrg.com) -- "Le graphène est un matériau très excitant avec un certain nombre de possibilités intéressantes, y compris pour une utilisation dans des appareils électroniques, " raconte Pablo Jarillo-Herrero PhysOrg.com . "Toutefois, tous les systèmes de graphène sont électroniquement différents les uns des autres. Le graphène monocouche a des propriétés différentes du graphène bicouche, et ceux-ci ont des propriétés différentes du graphène avec plus de couches. Ce que nous voulons faire, c'est comprendre les propriétés spécifiques du graphène bicouche afin d'apprendre à l'utiliser pour différentes applications. »

Jarillo-Herrero est scientifique au MIT. Il a travaillé avec Thiti Taychatanapat, à Harvard, pour étudier certaines des propriétés du graphène bicouche, et de déterminer comment fonctionne le transport électronique dans certaines conditions. Leurs découvertes sont décrites dans Physical Review Letters :« Electronic Transport in Dual-Gated Bilayer Graphene at Large Displacement Fields ».

L'une des raisons pour lesquelles les semi-conducteurs fonctionnent si bien dans l'électronique numérique est qu'ils ont ce que l'on appelle une bande interdite. Cette bande interdite permet d'allumer et d'éteindre les semi-conducteurs. Pour que le graphène fonctionne comme un remplacement viable pour ces semi-conducteurs, il faudrait ouvrir une sorte de vide dans la structure électronique.

« Il a déjà été montré qu'il est possible d'ouvrir une bande interdite dans le graphène bicouche, », dit Jarillo-Herrero. « Cependant, la bande interdite effective de transport électronique est environ 100 fois plus petite que la bande interdite théorique ou la bande interdite optique. Cette différence pose des problèmes. Nous voulons comprendre les propriétés du graphène bicouche qui rendent cela possible, et comment cela peut être changé.

Jarillo-Herrero et Taychatanapat offrent un aperçu systémique du fonctionnement de la bande interdite dans le graphène bicouche. Ils ont constaté que la bande interdite est plus petite en mesurant à des températures basses de moins de quatre degrés Kelvin. "Nos études montrent que la bande interdite est encore assez grande pour allumer et éteindre les transistors, mais le rapport marche/arrêt n'est assez élevé - de l'ordre du million - qu'à basse température, et nous rapportons ceci pour la première fois dans le graphène bicouche, », dit Jarillo-Herrero.

Cependant, le principal problème est que pour que le graphène bicouche fonctionne comme un remplacement viable des semi-conducteurs, il doit pouvoir fonctionner à température ambiante. Jarillo-Herrero est plein d'espoir, bien que. « C'est une première étape très importante qui nous aide à comprendre scientifiquement ce qui se passe à basse température, et comprendre le mécanisme qui ne permet pas au transport électronique de fonctionner aussi bien à des températures plus élevées.

L'un des problèmes, Jarillo-Herrero croit, est que le graphène est généralement mis sur de l'oxyde de silicium, qui introduit le désordre électronique. « Sur l'oxyde de silicium, les électrons ne voient pas toute leur bande interdite, », explique Jarillo-Herrero. « Nous essayons donc de caractériser le trouble et de nous en débarrasser. Une façon de le faire est d'essayer de placer le graphène sur différents substrats. Lorsque cela est fait, d'énormes progrès sont accomplis. Le nitrure de bore est particulièrement prometteur, mais un certain nombre de groupes essaient également le graphène bicouche sur différents substrats.

À la fin, Jarillo-Herrero espère que les informations tirées de cette démonstration contribueront à l'utilisation du graphène bicouche dans l'électronique numérique. « Notre travail offre un début pour apprendre comment fonctionnent les transistors bicouches en graphène, et l'apprentissage de la mobilité des électrons dans le graphène. Avec un peu de chance, à mesure que nous comprenons mieux les propriétés du graphène, nous pouvons travailler vers une intégration future avec l'électronique et d'autres applications, " dit-il.

« Ce type de recherche scientifique fondamentale est très important, », poursuit Jarillo-Herrero. « Les choses doivent toujours commencer au niveau de base avant de passer à autre chose, et nos travaux pourraient conduire à l'utilisation du graphène en électronique.

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