Próbka grafen-hBN

Arkusze grafen-hBN zrewolucjonizują elektronikę? Są pierwsze postępy

Co wyniknie z połączenia grafenu z heksagonalnym azotkiem boru (hBN)? Arkusze grafen-hBN o nietypowych właściwościach. Udało się je stworzyć, co może przyspieszyć prace nad elektroniką i urządzeniami LED nowej generacji.

Przełomowego osiągnięcia dokonał zespół naukowców z Uniwersytetu Michigan. Nowy proces, który pozwala na otrzymywanie dużych arkuszy hBN opisano w czasopiśmie Advanced Materials.

Struktury grafen-hBN mogą zasilać diody LED, które generują światło o głębokiej ultrafiolecie, co jest niemożliwe w przypadku dzisiejszych diod LED. Obecnie do generowania światła głębokiej ultrafioletu wykorzystuje się lampy rtęciowo-ksenonowe, które są gorące, nieporęczne, nieefektywne i zawierają toksyczne materiały. Jeśli uda nam się wygenerować to światło za pomocą diod LED, możemy być świadkami rewolucji wydajnościowej w urządzeniach UV, podobnej do tej, która nastąpiła, gdy żarówki LED zastąpiły żarówki żarowe.

prof. Zetian Mi z Uniwersytetu Michigan, główny autor badania

Heksagonalny azotek boru (hBN) to najcieńszy izolator na świecie. Grafen to z kolei najcieńszy na świecie tzw. semimetal. Połączenie grafenu i hBN pozwala na uzyskanie materiału o jeszcze bardziej niezwykłych właściwościach. Poza diodami LED pracującymi w zakresie głębokiej ultrafioletu, struktury grafen-hBN mogą umożliwić budowę komputerów kwantowych czy wydajniejszych urządzeń optoelektronicznych.

Naukowcy wiedzą o właściwościach hBN od lat, ale w przeszłości jedynym sposobem na uzyskanie cienkich arkuszy potrzebnych do badań było fizyczne wyłuskanie ich z większego kryształu azotku boru, co jest pracochłonne i pozwala uzyskać jedynie maleńkie płatki materiału. Nasz proces pozwala uzyskać cienkie jak skala atomowa arkusze o dowolnych rozmiarach, co otwiera wiele nowych, ekscytujących możliwości badawczych.

prof. Zetian Mi

W przeszłości próbowano tworzyć cienkie warstwy hBN metodami takimi jak napylanie i chemiczne osadzanie z fazy gazowej, ale z trudem udawało im się uzyskać równe, precyzyjnie uporządkowane warstwy atomów, które są potrzebne do prawidłowego połączenia z warstwą grafenu.

Czytaj też: Grafen jeszcze lepszy? Naukowcy opracowali nowe metody tworzenia domieszek

Laboratorium prof. Mi opracowało proces, dokonało syntezy materiału i scharakteryzowało jego oddziaływanie ze światłem. Następnie materiałoznawcy i inżynierowie z U-M oraz współpracownicy z Uniwersytetu Stanowego Ohio szczegółowo zbadali jego właściwości strukturalne i elektryczne.