NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2013/ballistisch-transport-in-cvd-grafeen-nr-101/

Geprint op :
17 december 2018
21:05:28

Grafeen, een recent ontwikkeld materiaal, bestaat uit een enkele laag koolstofatomen die een soort 'kippengaas' vormen. De onderzoekers van het programma 'Graphene based electronics' bestuderen de mogelijkheden om dit materiaal te gebruiken voor elektronische toepassingen.

Veel van het baanbrekende werk aan grafeen, zowel binnen en buiten FOM, is gedaan aan grafeen dat met plakband van grafiet is afgepeld. Deze vervaardigingsmethode heeft zijn beperkingen. De stukjes grafeen die op deze manier worden verkregen hebben een diameter van hoogstens 10 tot 100 micrometer. Ook is het een tijdrovend en moeilijk reproduceerbaar proces. Binnen het programma is daarom aandacht besteed aan een nieuwe methode om grafeen te vervaardigen, die wel op te schalen is naar een industrieel proces. Deze methode is chemische dampdepositie, ook wel CVD (Chemical Vapour Deposition) genoemd. Een koper-substraat wordt blootgesteld aan een koolstofhoudend gas op een temperatuur van 1100°C. Op het substraat groeit dan grafeen. Door de condities goed te kiezen kan een enkele laag grafeen gegroeid worden, met eenkristallijne gebieden van wel een millimeter diameter.

Ultieme test
Een belangrijke eigenschap van grafeen is dat elektronen er zonder te verstrooien doorheen reizen: zogeheten ballistisch transport. Dit is echter alleen mogelijk in perfect grafeen. Fouten in het roosten en korrelgrenzen verstrooien elektronen en dwarsbomen zodoende het ballistisch transport. Als ballistisch transport optreedt in het grafeen dat de onderzoekers met CVD vervaardigen, is dat dus de 'proof of the pudding' dat dit materiaal perfect is.

De Delftse onderzoekers van dit programma zijn er in geslaagd om met CVD grafeen te maken, van dit grafeen een device te maken, en in het device ballistisch transport aan te tonen. Zij bewezen het ballistisch transport door een zwak magneetveld loodrecht op het grafeen te richten. Dankzij het magneetveld bogen elektronen van een contact af naar een tweede contact over een cirkelbaan, zonder onderweg verstrooid te raken. Dit effect staat bekend als transverse magnetic focusing.