p Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Santa Barbara, em colaboração com a Rice University, demonstraram recentemente uma técnica de síntese rápida para filmes de grafeno de duas camadas empilhados Bernal (ou AB) de grande área que podem abrir novos caminhos para a eletrônica digital e aplicações de condutores transparentes. p A invenção também inclui a primeira demonstração de um transistor de efeito de campo de porta dupla de grafeno de dupla camada (FET), mostrando a relação de comutação de transistor ON / OFF recorde e mobilidade da portadora que pode conduzir a uma futura potência ultrabaixa e eletrônicos de baixo custo.

p O grafeno é o cristal atômico bidimensional mais fino conhecido (~ 0,5 nanômetro por camada). Tem atraído grande interesse devido às suas promissoras propriedades elétricas e térmicas e aplicações potenciais em eletrônica e fotônica. Contudo, muitas dessas aplicações são significativamente restritas pelo gap zero do grafeno, que resulta em transistores com vazamento, inadequados para a eletrônica digital.

p "Além de suas superfícies atomicamente lisas, um gap considerável de até ~ 0,25 eV pode ser aberto no grafeno de bicamada, criando uma diferença de potencial entre as duas camadas, e, assim, quebrando a simetria inerente, se as duas camadas podem ser alinhadas ao longo de uma determinada orientação (Bernal ou AB) "explicou Kaustav Banerjee, professor de engenharia elétrica e da computação e diretor do Laboratório de Pesquisa em Nanoeletrônica da UCSB. "Os transistores de porta dupla foram projetados especificamente para permitir que essa diferença de potencial seja estabelecida entre as camadas através de uma das portas, enquanto o segundo portão modulou as portadoras no canal, ", acrescentou. A equipe de pesquisa de Banerjee também inclui os pesquisadores da UCSB, Wei Liu, Stephan Kraemer, Deblina Sarkar, Hong Li e o professor Pulickel Ajayan, da Rice University. Seu estudo foi publicado recentemente em Química de Materiais .

p Os filmes de grafeno foram cultivados de maneira determinística usando uma superfície de liga bifuncional (Cu:Ni) projetada a uma temperatura relativamente baixa de 920 ° C. Grande área (> 3 polegadas x 3 polegadas) Bernal (ou AB) empilhado bicamada de crescimento de grafeno foi demonstrado em poucos minutos e com quase 100% de cobertura de área. Os filmes de grafeno de duas camadas exibiram mobilidade de elétrons de até 3450 cm2 / (V * s), que é comparável ao do grafeno esfoliado de duas camadas, confirmando assim a qualidade muito alta. A qualidade do grafeno cultivado foi ainda mais corroborada pela demonstração de FETs de alto desempenho com relação ON / OFF de registro, que é um requisito fundamental na eletrônica digital de baixa potência.

p "Atingir o modo de crescimento de grafeno catalítico de superfície e o controle preciso da concentração de carbono na superfície foram fatores-chave para a cinética de crescimento favorável para o grafeno de bicamada AB empilhado, "explicou Wei Liu, Pesquisadora pós-doutoral do grupo de Banerjee e coautora do artigo. Em 2011, O grupo de Banerjee demonstrou um método de síntese de grafeno em monocamada de grande área usando um substrato de cobre como catalisador.

p O grafeno de duas camadas está próximo do grafeno de monocamada em termos da espessura do filme com uma estrutura atômica hexagonal e pode ser derivado de sua forma volumosa em camadas (grafite) na qual as camadas adjacentes são mantidas juntas por forças de van der Waals relativamente fracas. "Contudo, além de sua sintonia de gap de banda, o grafeno de duas camadas tem algumas vantagens importantes sobre o grafeno de monocamada. Ele tem maior densidade de estados e sofre muito menos com os efeitos da interface, que são benéficos para melhorar a capacidade de transporte de corrente, "Liu continuou.

p "Esta demonstração é muito impressionante e deve ter implicações de longo alcance para toda a comunidade de materiais 2D, "comentou o professor Ali Javey, da Universidade da Califórnia, Berkeley e co-diretor do Bay Area Photovoltaic Consortium (BAPVC).