Один из наиболее многообещающих методов преодоления проблемы отсутствия запрещенной зоны в графене заключается в создании гетероструктур из сверхтонких гексагональных слоев графена и нитрида бора, связанных силами Ван дер Ваальса (GBN). Такие двуслойные гибриды проводят ток почти столь же хорошо, как и графен, однако настройка их электрических свойств до сих пор производилась только химическим или электростатическим (electrostatic-gating) способами и представляла довольно трудоемкий процесс.

В статье, опубликованной журналом Nature Nanotechnology, исследователи Лаборатории Беркли и Калифорнийского университета (UC Berkeley) продемонстрировали простой метод неоднородного легирования, посредством которого электронные характеристики гетероструктур GBN могут быть модифицированы видимым светом.

Так называемое фотоиндуцированное легирование обеспечивает получение в GPN p-n-переходов и других полезных профилей легирования с сохранением свойственной материалу высокой мобильности электронов.

Освещение GBN даже обычной лампой накаливания позволяет модифицировать электронный транспорт в слое графена создавая распределение положительных зарядов в слое нитрида бора, которое фиксируется при выключении света.

«Мы показали, что это фотоиндуцированное легирование вызывается связанными на микроскопическом уровне оптическими и электрическими откликами в гетероструктурах GBN, включая оптическое возбуждение дефектных переходов в нитриде бора, электрический транспорт в графене и перенос зарядов между нитридом бора и графеном, – пишет ведущий автор исследования Ван Фен (Wang Feng). – Это аналогично модуляционному легированию, первоначально разработанному для высококачественных полупроводников.»

Действие фотоиндуцированного легирования длится всего несколько дней, при условии, что образец хранится в темноте. По словам Фена, этого вполне достаточно для многих научных исследований. Кроме того, для ряда практических приложений удобство «перезаписываемости» перевешивает недостатки кратковременности действия эффекта.

Важным обстоятельством также является то, что эта технология удовлетворяет требованиям совместимости с фотолитографическими схемами, широко используемыми для массового производства в индустрии полупроводников.

Графеновый материал можно легировать светом