Шириной запрещенной зоны двуслойного графена можно управлять

Высокая подвижность носителей тока при комнатной температуре делает графен перспективным материалом для самых разных приложений, но использовать его для изготовления полевых транзисторов затрудничельно – ведь этот материал не имеет запрещенной зоны. Как показали ученые Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли и Университета Калифорнии в Беркли, создать запрещенную зону можно в двуслойном графене, нарушив симметрию двух слоев. Мало того, ее ширину можно изменять (у других материалов, скажем германия или кремния ширина зоны фиксирована и составляет соответственно 740 и 1200 мэВ).

Группа ученых под руководством адъюнкт-профессора факультета физики Университета Калифорнии в Беркли Фэна Вана (Feng Wang) проводила эксперименты с двухзатворным полевым транзистором. На кремниевой подложке (которая являлась нижним затвором) располагался тонкий слой диоксида кремния, затем слой графена, покрытый тонким слоем оксида алюминия, на котором находился изготовленный из платины верхний затвор. В ходе анализа структуры оптических переходов в материале выяснилось, что для управления шириной запрещенной зоны в двухслойном графене нужно подобрать соответствующие затворные напряжения. Ученые смогли показать, как построить двухслойный графен с точно заданной шириной запретной зоны в диапазоне 0–250 мэВ.

Данная разработка открывает возможность использовать двухслойный графен для разного рода настраиваемых электронных устройств, в том числе (за счет малых значений ширины запрещенной зоны ) – в оптоэлектронике. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.