Graphen besteht aus einer einzelnen Schicht von Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind. Dieses Material ist sehr flexibel und besitzt hervorragende elektronische Eigenschaften, wodurch es für viele Anwendungen – insbesondere für elektronische Bauteile – attraktiv ist.
Forscher unter der Leitung von Professor Christian Schönenberger vom Schweizerischen Institut für Nanowissenschaften und dem Physikdepartement der Universität Basel untersuchten, wie man dieElektronische Eigenschaften von Materialien durch mechanische Dehnung.Um dies zu erreichen, entwickelten sie ein System, mit dem die atomar dünne Graphenschicht kontrolliert gedehnt und gleichzeitig ihre elektronischen Eigenschaften gemessen werden können.
Wird von unten Druck ausgeübt, verbiegt sich das Bauteil. Dadurch dehnt sich die eingebettete Graphenschicht aus und verändert ihre elektrischen Eigenschaften.
Sandwiches im Regal
Die Wissenschaftler stellten zunächst eine Art „Sandwich“ her, bestehend aus einer Graphenschicht zwischen zwei Bornitridschichten. Die mit elektrischen Kontakten versehenen Komponenten werden auf das flexible Substrat aufgebracht.
Elektronischen Zustand geändertDie Forscher nutzten zunächst optische Methoden, um die Dehnung von Graphen zu kalibrieren. Anschließend verwendeten sie elektrische Transportmessungen zur Untersuchung, wie die Verformung von Graphen die Elektronenenergie verändert. Diese Um Energieänderungen festzustellen, müssen die Messungen bei minus 269°C durchgeführt werden.
Energieniveaudiagramme von a) ungespanntem Graphen und b) gespanntem (grün schattiertem) Graphen am neutralen Ladungspunkt (CNP). „Der Abstand zwischen den Atomkernen beeinflusst direkt die Eigenschaften der elektronischen Zustände in Graphen“, so Baumgartner.fasste die Ergebnisse zusammen: „Bei gleichmäßiger Dehnung können sich nur die Geschwindigkeit und die Energie der Elektronen ändern. Die Änderung inEnergie ist im Wesentlichen das von der Theorie vorhergesagte Skalarpotential, und wir konnten dies nun beweisen durchExperimente." Es ist denkbar, dass diese Ergebnisse zur Entwicklung von Sensoren oder neuen Transistortypen führen werden. Darüber hinausGraphen ist als Modellsystem für andere zweidimensionale Materialien weltweit zu einem wichtigen Forschungsthema geworden.in den letzten Jahren.
Veröffentlichungsdatum: 02.07.2021
