«

»

nov 03

Zuiverste grafeen ooit gemaakt

Elektrische contacten met grafeen

Tijdens hun onderzoek naar nieuwe manieren om elektrische contacten te ontwikkelen op grafeen, hebben Amerikaanse wetenschappers twee vliegen in een klap gedood. Door gebruik te maken van een nieuwe fabricage techniek hebben ze gestapelde lagen van de zuiverste grafeen tot nu toe gemaakt. Tegelijkertijd hebben ze het elektrische contact alleen langs de eendimensionale rand van het grafeen gelegd, wat resulteert in een significante verhoging van de efficiëntie van het injecteren van elektronen in het materiaal.

Door het twee dimensionale karakter van grafeen is het materiaal zeer gevoelig voor vervuiling. De meeste technieken die worden gebruikt om grafeen te stapelen in geisoleerde lagen gebruiken polymeren om de lagen te pakken en te plaatsen. Deze polymeren hechten zich chemisch aan het grafeen en zorgen onvermijdelijk voor vervuiling van het grafeen. En hoewel de theorie beschreef dat elektrische contactpunten met grafeen veel efficiënter zouden werken als dit werd beperkt tot de randen van de lagen, bleek dit in de praktijk nog niet haalbaar.

Zuiverste grafeen lagen

Zuiverste grafeen lagen

Zuiverste grafeen met boornitride

Nu blijkt dat een team onder leiding van Cory Dean van de Columbia University deze beide problemen heeft opgelost. De onderzoekers ontwikkelden een proces om afzonderlijke lagen grafeen te maken die zijn ingekapseld door lagen boornitride zonder enig ander vreemd materiaal, gevolgd door blootstelling van de randen van de grafeen vellen aan elektrisch contact. Boornitride is, net als grafeen, atomair vlak. Wanneer de twee vlakke lagen in contact komen, ontstaan zeer sterke van der Waals krachten en ontstaat een krachtige hechting tussen beide. De onderzoekers konden nu boornitride gebruiken als een soort stempel op afwisselend een laag grafeen en een laag boornitride om zo een meerlagige boornitride-grafeen sandwich te maken zonder contaminatie door een polymeer. Dit leidt tot het zuiverste grafeen ooit gemaakt. Zodra de samenstelling gereed is, kan een masker op de bovenkant worden geplaatst en kunnen de zijkanten via plasma-etsen worden verwijderd, een beetje zoals je een korst van een boterham snijdt. Hierdoor worden de eendimensionale randen van de grafeen vulling zichtbaar. Vervolgens kan een  metaal worden afgezet op deze uitstekende randen, wat zorgt voor het elektrisch contact.

Tests toonden aan dat elektronen zeer efficiënt geïnjecteerd konden worden de ééndimensionale randen en dat de electronen bij lage temperaturen door het testmateriaal konden bewegen zonder verstrooiing. De onderzoeker wijst erop dat het proces ook met andere tweedimensionale materialen zou werken zoals met het overgangsmetaal dichalcogenides.

Peter Liljeroth, die grafeen onderzoekt aan de Aalto University School of Science in Finland, zegt : ‘”Voor met grafeen werkende apparaten is dit een fundamenteel nieuwe manier voor het maken van de contacten. Dit is de eerste keer dat onderzoekers erin zijn geslaagd een ééndimensionaal contact met een tweedimensionale materiaal”. Men wijst erop dat, hoewel deze werkwijze met polymeer vrije fabricagetechnologieën klinkt als een saai praktisch detail, het een zeer belangrijke stap is voor de meest veeleisende apparaten. Het voldoen aan de eis om zonder polymeer residu te produceren is immers helemaal niet eenvoudig.

Over de auteur

Marcel

Marcel Adriaanse is eigenaar van deze blog grafeen.nl en elektrischeauto.com. Marcel is werkzaam als Project Manager van IT infrastructuur projecten vanuit zijn eigen bedrijf.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

De volgende HTML tags en attributen zijn toegestaan: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>