(Phys.org)—Graphène, une couche mince atomique de carbone pur, semble avoir bon nombre des propriétés nécessaires pour inaugurer la prochaine génération d'appareils électroniques. La prochaine étape dans la construction de ces appareils, cependant, nécessite de créer des jonctions qui relient le graphène au "monde extérieur" à travers au moins deux fils métalliques. Une "jonction à deux bornes" est un "ruban" de graphène avec deux contacts métalliques. Un chercheur de l'Université de l'Arkansas et ses collègues ont développé une meilleure compréhension de la façon dont ces interfaces graphène-métal affectent le mouvement des électrons à travers les jonctions à deux bornes.

Salvador Barraza-Lopez, professeur adjoint de physique, Markus Kindermann du Georgia Institute of Technology et M.Y. Chou de Georgia Tech et de l'Academia Sinica à Taiepi, Taïwan, rapportent leurs découvertes dans le journal Lettres nano .

"Si vous souhaitez utiliser le graphène pour les appareils, vous voulez comprendre ce qui va se passer avec les contacts métalliques, ", a déclaré Barraza-Lopez.

Les théories actuelles sur les dispositifs au graphène supposent que les contacts qui déplacent l'électricité d'un point à un autre seront également composés de graphène "dopé", ce qui signifie que les contacts ont une grande quantité de charge électronique, comme l'auraient fait les métaux réels. Mais les contacts dans les appareils réels sont faits de métaux de transition, et ces contacts métalliques formeront des liaisons avec le graphène.

"Quand vous formez des liaisons covalentes, vous détruisez les propriétés électroniques uniques du graphène, " a déclaré Barraza-Lopez. "Nous avons donc pensé qu'il était important de calculer le transport des électrons au-delà de l'hypothèse que les contacts eux-mêmes sont du graphène (dopé)."

Lui et ses collègues ont entrepris d'examiner comment les électrons peuvent se déplacer à travers les jonctions de graphène avec le titane, qui est utilisé par de nombreuses équipes expérimentales comme contact avec le graphène :ils ont considéré les propriétés matérielles des jonctions réelles, et comparé leurs résultats avec des modèles plus basiques déjà disponibles. Leurs calculs ont été effectués en utilisant les principes de la mécanique quantique et des installations informatiques de pointe.

Au sein de la mécanique quantique, les électrons au niveau de ces jonctions graphène-métal se comportent un peu comme un faisceau lumineux lorsqu'il est projeté sur un cristal :une partie de la lumière se diffuse et une partie la traverse. Pour les jonctions de graphène, la transparence électronique du matériau indique combien d'électrons sur un contact passent à travers l'autre contact métallique. Dans ce travail, les chercheurs ont fourni les calculs les plus précis de la transparence électronique des jonctions graphène-métal réalistes à ce jour.

« Nos résultats mettent en lumière le comportement complexe des jonctions de graphène… et ouvrent la voie à une conception réaliste de dispositifs électroniques potentiels, " ont écrit les chercheurs.