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  • Iluminando as propriedades eletrônicas do grafeno
    p Pesquisadores dinamarqueses mapearam pela primeira vez a mobilidade do portador e a densidade de grandes folhas de grafeno com radiação eletromagnética. p Na última década, a maneira usual de medir as propriedades eletrônicas do grafeno - em particular a mobilidade da portadora e a densidade da portadora, que juntos fornecem a condutância da folha - foi fabricar um dispositivo semelhante a um transistor e medir eletronicamente como a condutância muda em função da tensão de porta eletrostática aplicada. Esta abordagem totalmente eletrônica é melhor ao lidar com pequenos pedaços de grafeno, como os flocos microscópicos produzidos por clivagem micromecânica (também conhecido como o 'método da fita adesiva') - no entanto, os avanços nas técnicas de produção de grafeno agora nos permitem produzir continuamente grandes áreas de medidores de grafeno. Produzir e medir milhares ou milhões de dispositivos microscópicos de tais folhas seria impraticável e reduziria a área útil de grafeno para a aplicação pretendida. Precisamos ser capazes de verificar as propriedades eletrônicas dessas grandes regiões sem destruí-las no processo.

    p Pesquisadores da Technical University of Denmark (DTU) demonstraram que tanto a mobilidade da portadora quanto a densidade da portadora do grafeno podem ser medidas de forma espacialmente resolvida e não destrutiva - fornecendo 'mapas' das propriedades eletrônicas críticas para o uso bem-sucedido de grafeno em energia fotovoltaica, eletrônicos, spintrônica e óptica - usando radiação terahertz (THz) e dispensando a fabricação de dispositivos. Usando um procedimento conhecido como espectroscopia no domínio do tempo THz, Jonas Buron e colegas das equipes de pesquisa da DTU lideradas por Peter Uhd Jepsen e Peter Bøggild mediram a mobilidade e a densidade da portadora em dezenas de milhares de pontos em uma única camada de grafeno com um centímetro.

    p Uma etapa de habilitação chave nessas primeiras medições sem contato das propriedades eletrônicas do grafeno foi a compreensão de que a condutância do grafeno poderia ser ajustada durante as medições usando um back-gate, que é transparente à radiação THz. "Embora ainda precisemos transferir o grafeno para um substrato especial com a porta invisível THz, é muito mais fácil e menos destrutivo do que as técnicas convencionais ... e muito, muito mais rapido", disse Jonas Buron. Para muitas aplicações eletrônicas de grafeno, a fabricação de um back-gate é um passo necessário de qualquer maneira. "Com alguma otimização, poderíamos mapear potencialmente a mobilidade da portadora e a densidade de um wafer de 4 polegadas revestido de grafeno em minutos."

    p Os mapas das propriedades eletrônicas do grafeno já estão fornecendo informações e surpresas sobre a origem de sua variação espacial - em uma amostra, os pesquisadores observaram duas vezes mais variação na mobilidade do que na densidade dos portadores. Variações na condutância são geralmente atribuídas a mudanças na densidade do portador devido a variações de dopagem, mas os pesquisadores provaram que aqui não era o caso. "Freqüentemente, observamos essas variações lentas da condutividade ao longo de muitos centímetros em medições THz." Peter Bøggild explicou. "Mas, uma vez que o grafeno é facilmente dopado devido à sua relação superfície-volume extrema, sempre esperamos que isso estivesse relacionado às variações locais dos níveis de dopagem. Nesse caso, temos exatamente a situação oposta, e isso é intrigante. Sem essa técnica de mapeamento de mobilidade, nunca teríamos conhecido. "

    p A técnica THz-TDS tem um forte potencial, adiciona Peter Uhd Jepsen. "Já é surpreendente a profundidade de informações que podemos extrair da transmissão de radiação através de uma folha fina de átomos de carbono de apenas 0,3 nm, que é suportado por um pedaço de silício 1,5 milhão de vezes mais espesso. Ainda estamos aprendendo como caracterizar as propriedades elétricas do grafeno sem contatos elétricos, e parece haver opções excelentes para melhorar e acelerar a técnica. "


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