جذب مادون قرمز توسط گرافن

[سمندون 19,437]

گرافن ماده‌ای است از جنس کربن که ضخامت آن در حد یک اتم است، این ماده دو بعدی که در سال 2004 کشف شد دارای خواص نوری و مکانیکی منحصر به‌فردی است. عده‌ای معتقدند که می‌توان از گرافن در فناوری‌های مختلف استفاده کرد برای مثال این ماده قادر است جایگزین سیلیکون در صنعت الکترونیک شود. دلیل این امر آن است که الکترون‌ها قادرند با سرعت بسیار زیاد از میان گرافن عبور کنند.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، از گرافن می‌توان در صنعت فوتونیک نیز استفاده کرد، این کار به مدد وجود الکترون‌های دیراک است که قادرند نور را در محدوده وسیعی از طول موج‌ها جذب کنند. این قابلیت برخلاف وضعیت نیمه‌هادی‌های نوع سه و پنج است که در چنین محدوده‌ای فعالیت ندارند.

پرتوهای مادون قرمز بخشی از طیف الکترومغناطیس قلمداد می‌شوند که در مخابرات نوری اهمیت زیادی دارد، برای مثال از محدوده تراهرتز می‌توان در تصویربرداری‌های زیستی، آنالیز مواد و پست‌های کنترل امنیتی استفاده کرد. بررسی و تعیین مشخصات گرافن در این طول موج برای به‌کارگیری این ماده در ادوات مختلف ضروری است.

 

پژوهشگران مرکز IBM به رهبری فادون آوریس از مرکز تحقیقات واتسون در نیویورک روی تابش مادون قرمز از سطح گرافن کار می‌کنند. نتایج پژوهش‌های پیشین این گروه تحقیقاتی به آنها کمک می‌کند تا توزیع دما، دانسیته حامل‌های (الکترون و حفره) و موقعیت نقطه دیراک را در کانال گرافن مشخص کنند. این نقطه جایی است که نوار هدایت و ظرفیت در گرافن به‌هم می‌رسند. سطح انرژی فرمی گرافن تقویت نشده ( دست نخورده) با نقطه دیراک برابر است به‌طوری که موقعیت این نقطه برای تعیین خواص گرافن بسیار حیاتی است.

 

در تحقیقات اخیر، این گروه روی ویفر چند لایه از گرافن که به روش CVD ایجاد شده تحقیق کرده‌اند. آنها اطلاعات ارزشمندی درباره این ماده به‌دست آورده‌ به‌طوری که تمام پارامترهای ذکر شده در بالا را برای این ویفر به‌دست آورده‌اند. برای مثال آنها مقاومت این ویفر را مشخص کرده‌ همچنین نرخ پراش حامل‌ها را در طول حرکت به‌دست آورده‌اند. در حال حاضر آنها روی بهبود تقویت گرافن تولید شده به‌روش CVD کار می‌کنند.

 

نتایج کار این گروه در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.