Tulajdonságok grafén és annak előkészítése
A grafit használt ceruzák 1564 ásványi Gesner írta le 1565-ben adta a nevét Werner Scheele 1779 a görög. γράφω - sorsolás, levelet.
Grafit szénatomokból áll, ez egy félfém, mert az ellenállás növekvő hőmérséklettel csökken.
Crystal grafit egy halom lapos hatszögletű kristályrétegeiben. Szomszédos rétegek vannak elrendezve bizonyos távolságban 3,37 Å egymástól, és be vannak kapcsolva
(0,6-0,8) Å, a távolság a szomszédos atomok 1,42 Å. Kovalens kötések - vegyérték elektronok a szomszédos atomok közös a két atom - annak mozgását tartalmazhat két atom. Erős kommunikáció, így a rács gyakorlatilag hibátlan.
Grafén egy alagút mikroszkóp
1. A kémiailag stabil, optikailag átlátszó. Grafén Si, SiO2 bevont réteg vastagsága d
300 nm, figyelhető optikailag formájában sötét foltok. A Young-modulus, mint az acél, a
2. A szénatom négy vegyérték elektronok, biztosítani három kovalens kötést a szomszédos atomok a hexagonális rács. Negyedszer nem kovalens kötés, akkor közelében koncentrálódnak orbitális merőleges Crystal síkra. Pályák a szomszédos atomok pont ellentétes oldalain helyezkednek el. Ezért a hexagonális rács két háromszög sublattices. A vezetőképességet nélkül nyújtják a szabad hordozók ugrás negyedik elektron egy atomot egy másik mindkét sublattices. A nincs elektrondonor egy lyuk.
3. A reciprokrács helyet vektorok az első Brillouin zóna az alakja egy hatszög két nem ekvivalens csúcsok
A rács a grafén Brillouin zóna
Dirac K pontot egybeesik a Fermi szintet a vezetési sávban ott érintkezik a vegyérték sáv, a tiltott zónában hiányzik. A vezetési sáv a jelenlegi hordozó az elektron a vegyérték sáv - lyuk. Szobahőmérsékleten és alsó hordozók közel a Fermi szintet.
4. Az elektronok és lyukak nulla effektív tömeg. nagy mobilitás és teszteltük szobahőmérsékleten anélkül szórási több, mint 1 mikron - több ezer atomközi távolságok. Véges vezetőképesség még nulla koncentrációjú szabad töltéshordozók és a vezetőképesség egyenlő a kvantum
5. A grafén megfigyelt relativisztikus hatás Klein - normál előfordulási bármely potenciális akadályt magassága elektron átadja azt reflexió nélkül.
6. A mágneses mezőt spektruma egyenlő távolságra, a Landau szintek, van egy szintje nulla energia. A termikusan stabil mágneses Államok - az energia különbség szintek magasabbak, mint a hőenergia szobahőmérsékleten.
7. grafén nanoribbons lehet félfém nulla bandgap vagy félvezető bandgap, amelynek szélessége függ a keresztirányú mérete nanoribbons, a kristályos forma szélei az idegen atomok széléhez csatlakoztatható a külső elektromos és mágneses mezők.
8. grafén megfigyelt egész kvantum hatás Hollapri normál hőmérsékleten egy erős mágneses mező
9. Elastic nyírófeszültség mellett a fő kristálytani irányban tolja a kúp az energia sávok a Dirac pont az ellenkező irányba, és létrehoz egy olyan területen, hasonlóan az elektromágneses mezőt.
10. A molekulák felületén adszorbeált grafén aktus donorként (
11. A mozgó hordozó n -p csomópont grafén létrehoz egy negatív törésmutatójú. Lapos n-p- átmenet átalakítja egy széttartó elektronnyaláb egy konvergens.
12. Joining hidrogénatomok, hogy az atomok a grafén egy kémiai reakció eredményeként grafan. egy szigetelőt egy energia hiány
5.4 eV. Ötvözi egy grafén film és graphane (vezető és szigetelő) létrehoz egy olyan eszköz, eltérő fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek.
14. Grafén ígéretes anyagot nanoelektronika - egy memória elemet napelemek, mint energiatároló eszközt, mint például egy optikailag átlátszó elektróda nagy elektromos és termikus vezetőképessége, mint a szabványos elektromos ellenállása a tranzisztor terahertz frekvencia tartományban (
Termikus lebomlás. Melegítésével SiC szilícium-karbid kristály vákuumban van egy átmenet a gázfázisú szilícium a kristály felületén marad szén, a kovalens kötések képződnek, van grafén. Van egy probléma a szétválasztása grafén a szubsztrátumon. Ha nem távolítja el a hordozón megszerezni, a grafén egy energia hiány
Hámlasztó grafit ragasztófóliát átkerüljön az oxidált szilícium felületen. Mechanikai hatások peeling erőssége a film túllép egy határt, és nem teszik lehetővé olyan a mérete, többet, mint néhány mikrométer. Vannak multi-oldalak;
A lerakódás a gázfázisból. Az átmeneti fém Ni, Cu, Pt, Co tartjuk a szénhidrogén gőzzel, így metánnal vagy benzolban
Beiktatás. Pirolitikus grafit formájában alkalmazzuk egy lágy, elasztikus, tapadásmentes fóliák rendkívül nagy a hővezető képessége. molekulák
Membrán kapunk szétválást grafén grafén réteget a szubsztrát maratással azt. További grafén át a készüléket. Ábra. (A) bemutatja a rezonátor alapuló grafén. Grafén Si szubsztrát és alkotnak kondenzátort. A váltakozó elektromos mező hatására a oszcilláció grafén. Ábra. (B) adott valós képet készüléket egy pásztázó elektronmikroszkóp skálán 1 mikron.
A koncentráció a szabad hordozók. a töltési fok a zónák és a Fermi szintje állítható exponáló. Feszültség V között alkalmazzuk a szilícium szubsztrát és a grafén. Attól függően, hogy a polaritás a feszültség grafén dúsított elektronok vagy lyukak, vagy van egy p-n átmenetet.
A feszültség korlátozza a dielektromos letörési SiO2 vastagsága
n - a felületi koncentrációját a díjak;
S - terület grafén.
A felületi koncentrációja a szabad töltéshordozók arányos a feszültség
.
.
Ebben az esetben a nyílások eltávolítását jelenti gyakorlatilag az összes elektron, amely nem vesz részt a kovalens kötés. minimális érték
Normál hőmérsékleten az aktuális hordozók magas és gyenge hőmérséklet-függő mobilitást mutatnak
Jelentősen csökken, ha a grafént SiO2-re helyezzük. A rácshibák hiánya nem ad szórást. Ennek eredményeképpen a szórásidő
,
