グラフェンは、六角形の格子状に配置された炭素原子の単層から構成されています。この材料は非常に柔軟性があり、優れた電子特性を持つため、多くの用途、特に電子部品において魅力的な素材となっています。
スイスナノサイエンス研究所のクリスチャン・シェーネンベルガー教授とバーゼル大学物理学科の研究者らは、機械的延伸による材料の電子特性の変化。そのため、彼らは原子レベルの薄さのグラフェン層を制御された方法で引き伸ばしながら、その電子特性を測定できる枠組みを開発した。
下から圧力が加わると、部品は曲がります。これにより、埋め込まれたグラフェン層が伸び、電気特性が変化します。
棚に並んだサンドイッチ
科学者たちはまず、2層の窒化ホウ素の間にグラフェン層を挟んだ「サンドイッチ」構造を作製した。電気接点を備えた部品は、この柔軟な基板上に塗布される。
研究者たちは次に、くさびを使ってサンドイッチの中央を下から圧力を加えた。「これを使って構成要素を制御された方法で曲げ、グラフェン層全体を伸ばします」と筆頭著者のルジュン・ワン博士は説明した。
「グラフェンを伸ばすことで、炭素原子間の距離を選択的に変化させることができ、それによって結合エネルギーを変化させることができる」と、実験研究者のアンドレアス・バウムガルトナー博士は付け加えた。
電子状態が変化した研究者らはまず光学的手法を用いてグラフェンの伸縮を較正した。次に電気的手法を用いた。 グラフェンの変形が電子エネルギーをどのように変化させるかを研究するための輸送測定。 エネルギー変化を観測するには、マイナス269℃で測定を行う必要がある。
a) 歪みのないグラフェンと b) 歪みのある（緑色で網掛けされた）グラフェンの、電荷中性点（CNP）におけるデバイスエネルギー準位図。 「原子核間の距離は、グラフェンの電子状態の特性に直接影響を与える」とバウムガルトナーは述べている。結果を要約すると、「伸縮が均一であれば、電子の速度とエネルギーだけが変化する。エネルギーは本質的に理論によって予測されるスカラーポテンシャルであり、我々は今、これを証明することができるようになった。実験。 これらの結果がセンサーや新しいタイプのトランジスタの開発につながる可能性は十分考えられます。さらに、グラフェンは、他の二次元材料のモデルシステムとして、世界中で重要な研究テーマとなっています。近年。
投稿日時：2021年7月2日
