Schéma de la procédure de synthèse des hétérostructures de nanoruban de graphène :les molécules précurseurs sont converties par synthèse chimique en nanorubans de graphène contrôlés avec précision. Crédit :Université Aalto, Université d'Utrecht, TU Delft
Composants électroniques essentiels, comme les diodes et les barrières tunnel, peuvent être incorporés dans des fils de graphène simples (nanoribons) avec une précision atomique. L'objectif est de créer des dispositifs électroniques à base de graphène avec des vitesses opérationnelles extrêmement rapides. La découverte a été faite dans le cadre d'une collaboration entre l'Université Aalto et leurs collègues de l'Université d'Utrecht et de la TU Delft aux Pays-Bas. L'ouvrage est publié dans Communication Nature .
Le graphène « matériel miracle » a de nombreuses caractéristiques intéressantes, et les chercheurs du monde entier recherchent de nouvelles façons de les utiliser. Le graphène lui-même n'a pas les caractéristiques nécessaires pour allumer et éteindre les courants électriques et des solutions intelligentes doivent être trouvées pour ce problème particulier. "Nous pouvons fabriquer des structures de graphène avec une précision atomique. En sélectionnant certaines substances précurseurs (molécules), nous pouvons coder la structure du circuit électrique avec une extrême précision, " explique Peter Liljeroth de l'université d'Aalto, qui a conçu le projet de recherche avec Ingmar Swart de l'Université d'Utrecht.
Intégration transparente
Les propriétés électroniques du graphène peuvent être contrôlées en le synthétisant en bandes très étroites (nanorubans de graphène). Des recherches antérieures ont montré que les caractéristiques électroniques du ruban dépendent de sa largeur atomique. Un ruban de cinq atomes de large se comporte comme un fil métallique avec de très bonnes caractéristiques de conduction, mais l'ajout de deux atomes fait du ruban un semi-conducteur. « Nous sommes maintenant en mesure d'intégrer de manière transparente cinq rubans de largeur d'atome avec sept rubans de largeur d'atome. Cela vous donne une jonction métal-semi-conducteur, qui est un élément de base des composants électroniques, " selon Ingmar Swart.
Chimie sur une surface
Jonction métal-semiconducteur-métal (barrière tunnel) incorporée dans un seul nanoruban de graphène :La structure atomique et électronique des nanorubans peut être sondée avec une résolution atomique à l'aide de techniques microscopiques avancées. Crédit :Université Aalto, Université d'Utrecht et TU
Les chercheurs ont produit leurs structures de graphène électronique par une réaction chimique. Ils ont évaporé les molécules précurseurs sur un cristal d'or, où ils réagissent de manière très contrôlée pour donner de nouveaux composés chimiques. « Il s'agit d'une méthode différente de celle actuellement utilisée pour produire des nanostructures électriques, comme celles des puces informatiques. Pour le graphène, il est tellement important que la structure soit précise au niveau atomique et il est probable que la voie chimique soit la seule méthode efficace, " conclut Ingmar Swart.
Caractéristiques électroniques
Les chercheurs ont utilisé des techniques microscopiques avancées pour déterminer également les caractéristiques électroniques et de transport des structures résultantes. Il était possible de mesurer le courant électrique à travers un dispositif à nanoruban de graphène avec une structure atomique exactement connue. "C'est la première fois que nous pouvons créer, par exemple, une barrière tunnel et connaître vraiment sa structure atomique exacte. La mesure simultanée du courant électrique à travers l'appareil nous permet de comparer la théorie et l'expérience à un niveau très quantitatif, " dit Peter Liljeroth.
