دستاوردهای جدید گرافن خبری بزرگ برای آینده‌ی نیمه هادی‌ها

فراماده ی گرافن طی چند سال گذشته، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. جدیدترین دستاورد در این زمینه در قالب روشی برای استفاده از اتم های کربن لایه ی ضخیم تک اتم فوق رسانا جهت ایجاد مواد دو بعدی ارائه شده است که می توانند در نسل بعدی لیزرها، قطعات الکترونیکی و سنسورها بکار روند. با ما در این خبر از بهترین ها در زمین همراه باشید.

دانشمندان مواد در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا به ترکیب گالیوم نیترید دوبعدی برای اولین بار با استفاده از بسته بندی گرافن پرداختند که منجر به تقویت گالیوم نتیرید مسطح حاصل شد.

گالیوم نیترید سه بعدی با عنوان "نیمه هادی با شکاف باند وسیع" شناخته می شود که می تواند دستگاه ها را قادر به اجرا در ولتاژها، فراکانس ها یا درجه حرارت های بسیار بالاتر از نیمه هادی های معمولی نماید. با رشد گالیوم نیترید در شکل دو بعدی با کمک گرافن، مسطح سازی ساختار درواقع می تواند آن را به یک نیمه هادی با شکاف باند فوق عریض و قابلیت های سوپرشارژ بیشتر، تغییر دهد.

طبق اعلام پژوهشگران، رشد نیمه هادی های دو بعدی به طور موثری می تواند طیف انرژی که می توانند اجرا کنند را سه برابر کند. مواد مسطح پوشیده شده با گرافن می توانند در تمامی طیف های ماورابنفش، مرئی و اینفرارد عمل کنند و به این ترتیب کاندیدهای مناسبی برای کاربردهای جدید در لیزرها و سایر وسایل نوری الکتریکی به شمار می روند.

زاک ال بلوشی، سرپرست این پروژه گفته است: "ما دارای مجموعه ای از این مواد دو بعدی هستیم. اما برای دستیابی به فراتر از آن، باید موادی را که در طبیعت موجود نیستند، ترکیب می کردیم. معمولا، سیستم های مواد جدید به شدت ناپایدار هستند. اما روش رشد ما که رشد بسته بندی تقویت شده ی انتقال (MEEG) نامیده می شود، از یک لایه از گرافن جهت کمک به رشد و پایدارسازی یک ساختار قدرتمند از گالیوم نیترید دو بعدی استفاده می کند."

پژوهشگران از یک فرایند برای رشد دادن گرافن با استفاده از یک ماده از سیلیکون کاربید استفاده کرده اند که یک سطح مسطح کامل را ایجاد می کند.

اتم های گالیوم مابین دو لایه ی گرافن قرار می گیرند و سپس نیتروژن برای آغاز واکنش شیمیایی افزوده می شود که ورق های فوق نازک گالیوم نیترید بسته بندی شده با گرافن را تقویت می کند.

پژوهشگران اعلام کرده اند علاوه بر نازکی مواد، این فرایند می تواند ساختار کریستالی آن را نیز تغییر دهد که منجر به کاربردهای جدید آنها در قطعات الکترونیکی می شود.

این یافته ها می توانند به کمک بیشتر گرافن در صنعت مانند ساخت باتری های بهتر، مواد پرکردن دندان، میکروفون ها و حتی تایرهای دوچرخه، بیانجامد.