Graphen besteht aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind. Das Material ist sehr flexibel und verfügt über hervorragende elektronische Eigenschaften, was es für viele Anwendungen – insbesondere für elektronische Bauteile – attraktiv macht.
Forscher um Professor Christian Schönenberger vom Swiss Institute of Nanoscience und dem Departement Physik der Universität Basel untersuchten, wie man dieelektronische Eigenschaften von Materialien durch mechanische Dehnung.Zu diesem Zweck entwickelten sie ein Gerüst, mit dem die atomar dünne Graphenschicht kontrolliert gedehnt und gleichzeitig ihre elektronischen Eigenschaften gemessen werden können.
Bei Druck von unten verbiegt sich das Bauteil. Dadurch dehnt sich die eingebettete Graphenschicht und verändert ihre elektrischen Eigenschaften.
Sandwiches im Regal
Die Wissenschaftler stellten zunächst ein „Sandwich“ her, bei dem sich zwischen zwei Lagen Bornitrid eine Graphenschicht befindet. Auf das flexible Substrat werden die mit elektrischen Kontakten versehenen Bauteile aufgebracht.
Geänderter elektronischer ZustandDie Forscher verwendeten zunächst optische Methoden, um die Dehnung des Graphens zu kalibrieren. Anschließend verwendeten sie elektrische Transportmessungen, um zu untersuchen, wie die Verformung von Graphen die Elektronenenergie verändert. Diese Um Energieänderungen zu erkennen, müssen Messungen bei minus 269 °C durchgeführt werden.
Energieniveaudiagramme des Geräts von a) ungespanntem Graphen und b) gespanntem (grün schattiert) Graphen am neutralen Ladungspunkt (CNP). „Der Abstand zwischen den Atomkernen beeinflusst direkt die Eigenschaften der elektronischen Zustände im Graphen“, sagt Baumgartnerfasste die Ergebnisse zusammen. „Wenn die Dehnung gleichmäßig erfolgt, können sich nur die Elektronengeschwindigkeit und -energie ändern. Die Änderung inEnergie ist im Wesentlichen das skalare Potential, das von der Theorie vorhergesagt wurde, und wir konnten dies nun beweisen durchExperimente." Es ist denkbar, dass diese Ergebnisse zur Entwicklung von Sensoren oder neuen Transistortypen führen. Darüber hinausGraphen ist als Modellsystem für andere zweidimensionale Materialien weltweit zu einem wichtigen Forschungsthema geworden inden letzten Jahren.
Beitragszeit: 02.07.2021
