Yeni bir grafen elektriksel karakterizasyon yöntemi: elektriksel temas gerekmez!
Kılavuz
Son zamanlarda, İsviçreli bilim adamları grafenin özelliklerini karakterize etmek için yeni bir yöntem geliştirdiler.Bu yöntem, grafenin ve diğer iki boyutlu malzemelerin direncini ve kuantum kapasitansını yıkıcı elektrik teması olmadan incelemek için kullanılabilir.
Anahtar kelime
Grafen, iki boyutlu malzemeler, elektriksel özellikler
arka fon
Grafen tipik bir iki boyutlu malzeme olup, tek bir karbon atomu katmanından oluşan bal peteği şeklinde iki boyutlu bir kristaldir. Mekanik, elektrik, optik, ısı vb. Birçok mükemmel özelliğe sahiptir ve "yeni malzemelerin kralı" ününe sahiptir.
Grafen neredeyse tamamen şeffaftır, yalnızca görünür ışığın yaklaşık% 2,3'ünü emer ve ışık geçirgenliği% 97,7'ye kadar yüksektir; ayrıca teorik olarak, aynı zamanda elması aşan sertliği ve çeliği aşan gücü ile en ince, en sert ve en güçlü malzemedir. Ek olarak, iyi bir esnekliğe sahiptir; ısıl iletkenliği karbon nanotüpler ve elmaslardan daha yüksektir; oda sıcaklığında elektron hareketliliği karbon nanotüplerin veya silikon kristallerinkini aşar ve direnci bakır veya gümüşünkinden daha düşüktür.
2004'te, İngiltere'deki Manchester Üniversitesi'nden Profesör Andre Heim ve Profesör Konstantin Novoselov, grafit pullarından grafeni pul pul döktü. O zamandan beri, bilim adamları grafenin ilgili özelliklerini ve uygulamalarını araştırıyorlar.
Yazar, grafenle ilgili keşif ve araştırmayı daha önceki birçok makalesinde de tanıttı.İşte birkaç örnek:
-
"Grafen ve kuantum noktalarına dayalı görüntü sensörü: geniş uygulama olanakları! Grafen kuantum noktalarına dayalı CMOS görüntü sensörleri tanıtıldı.
(Resim kaynağı: ICFO / D. Bartolome)
-
"Düşük maliyetli grafen biyosensör çipi: DNA mutasyonlarının gerçek zamanlı tespiti", düşük maliyetli grafen biyosensör çiplerini tanıttı.
(Resim kaynağı: California Üniversitesi, San Diego)
-
"Yeni Grafen NFC Antenleri: Esnek, Hafif, Düşük Maliyetli ve Dayanıklı" grafen malzemelerden yapılmış esnek NFC antenleri sunar.
(Resim kaynağı: Graphene Flagship)
-
"Grafen kanseri saptamak için kullanılabilir: bu bir yakalama değil! Kanser tespiti için grafen materyallerinin kullanımı tanıtıldı.
(Fotoğraf kredisi: Chicago / Vikas Berry'deki Illinois Üniversitesi)
Ancak genel olarak grafen ile temsil edilen iki boyutlu malzemeler için elektronik yapı ile ilgili nispeten az sayıda çalışma bulunmaktadır.
Yenilikçilik
Yakın zamanda, İsviçre Nanobilim Enstitüsü ve Basel Üniversitesi Fizik Bölümü'nden Profesör Christian Schönenberge liderliğindeki bir araştırma ekibi, grafenin özelliklerini karakterize etmek için yeni bir yöntem geliştirdi.Bu yöntem, yıkıcı elektriksel temas olmadan grafeni incelemek için kullanılabilir. Ve diğer iki boyutlu malzemelerin direnci ve kuantum kapasitansı.
Araştırmacılar araştırma makalelerini Journal of Applied Physics Review'da yayınladılar.
teknoloji
Elektrik kontakları genellikle grafenin ve diğer iki boyutlu malzemelerin elektriksel özelliklerini karakterize etmek için kullanılır. Bununla birlikte, bu yöntemi kullanmanın bir yan etkisi vardır, yani malzemenin özelliklerini önemli ölçüde değiştirecektir. Bu nedenle araştırmacılar, malzeme ile elektriksel temasa ihtiyaç duymadan bu özellikleri incelemek için yeni bir yöntem geliştirdiler.
Grafen tabakası (siyah bal peteği yapısı) bor nitrür (mavi) içinde kapsüllenir, süperiletken (gri) üzerine yerleştirilir ve mikrodalga rezonatörüne bağlanır.Grafenin direnci, mikrodalga sinyali (RF) karşılaştırılarak değerlendirilebilir. Ve kuantum kapasitans.
(Resim kaynağı: İsviçre Nanobilim Enstitüsü ve Fizik Bölümü, Basel Üniversitesi)
Grafenin direnci ve kuantum kapasitansı, rezonatörün kalite faktörünü ve rezonans frekansını etkileyecektir. Bu sinyaller çok zayıf olsalar da süper iletken rezonatörler tarafından yakalanabilirler.
Rezonatörün grafen içerdiği ve içermediği iki durumda bilim adamları, grafenin direncini ve kuantum kapasitansını belirlemek için rezonatörün mikrodalga özelliklerini karşılaştırırlar.
değer
Schönenberger araştırma grubunda bir doktora öğrencisi olan Simon Zihlmann şunları açıkladı:
"Bu parametreler, grafenin belirli özelliklerini belirlemede ve uygulamasındaki sınırlayıcı faktörleri belirlemede önemlidir."
Bu yöntemin geliştirilmesi sırasında, bor nitrür kapsüllenmiş grafen prototip malzeme olarak kullanılmıştır. Ancak grafen başka malzemelere de entegre edilebilir ve bu şekilde de incelenebilir. Ek olarak, yarı iletken molibden disülfür malzemeler (genellikle güneş pillerinde ve optiklerde kullanılır) gibi diğer iki boyutlu malzemeler de elektrik kontakları kullanılmadan karakterize edilebilir.
Referans
[1] https://www.unibas.ch/en/News-Events/News/Uni-Research/New-Method-of-Characterizing-Graphene.html
2 V. Ranjan, S. Zihlmann, P. Makk, K. Watanabe, T. Taniguchi, C. Schönenberger. Kapsüllenmiş Grafen p n Kavşaklarının Temassız Mikrodalga Karakterizasyonu Uygulanan Fiziksel İnceleme, 2017; 7 (5) DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.7.054015
Değişimi daha fazla tartışması gereken arkadaşlar, lütfen yazarla doğrudan WeChat: JohnZh1984 üzerinden iletişime geçin veya WeChat genel hesabını izleyin: IntelligentThings.
