Ученые открыли новое свойство графена

Исследователи из Университета ИТМО, ФТИ им. А.Ф. Иоффе вместе с иностранными коллегами из Германии и Швеции обнаружили неизученное свойство пленок графена, выращенных на подложках из карбида кремния. Ученым удалось наблюдать эффект квантования движения электронов в пленках графена толщиной всего 1−2 атомных слоя. Данное свойство оказывает существенное влияние не спектр поглощения графена и должно быть учтено при создании оптоэлектронных приборов будущего поколения на основе этого уникального материала. О результатах исследования ученые сообщили в журнале Carbon.

Для выращивания графеновых пленок ученые использовали термодеструкцию — один из самых перспективных методов получения этого материала, при котором полупроводящий карбид кремния (6H-SiC) нагревается до такой степени, что атомы кремния начинают испаряться с поверхности полупроводника, оставляя за собой тончайшие пленки графена.

Изучив полученные таким образом пленки при помощи фотоэлектронной спектроскопии, ученые обнаружили неожиданные изменения в электронной структуре пленок. Между поверхностями графена и карбида кремния образовалась так называемая квантовая яма, обусловливающая появление дополнительных разрешенных состояний. Электроны, занимающие такие состояния могли принимать участие в процессах поглощения и излучения, что существенно влияло на спектр графена. При этом стоит отметить, что возникновение данного эффекта в пленках толщиной всего 1−2 атомных слоя было неожиданным и наблюдалось учеными впервые.

Сочетание уникальных свойств графена позволяет рассматривать этот материал в качестве вероятной основы наноэлектроники будущего. Графен обладает высокой проводимостью, рекордной механической прочностью, прозрачностью, а также большой стабильностью на открытом воздухе. Практическое применение графена в наноэлектронике позволит преодолеть ограничения, свойственные кремниевой электронике и связанные в первую очередь со степенью миниатюризации и эффективностью.

В исследовании приняли участие ученые из международной лаборатории Новых материалов и нанопленок для компонентной базы силовой, СВЧ электроники и микросенсорики Университета ИТМО под руководством Павла Булата, их российские коллеги из ФТИ им. А.Ф. Иоффе, а также ученые из Университета Линчепинга (Швеция) и Технического университета Дрездена (Германия).

Дмитрий Мальков

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.