La tecnología estándar de semiconductores está llegando a su límite en miniaturización, pero la demanda de dispositivos eléctricos más pequeños con mayor rendimiento continúa creciendo. El grupo de investigación presentó el nanoribón de grafeno más amplio preparado por el enfoque ascendente con propiedades eléctricas que superan las de los semiconductores de silicio,prometiendo una nueva generación de dispositivos electrónicos miniaturizados.
Con literalmente el grosor de un átomo de carbono y propiedades eléctricas que pueden superar las de las tecnologías estándar de semiconductores, los nanoribones de grafeno prometen una nueva generación de dispositivos electrónicos miniaturizados. La teoría, sin embargo, sigue muy por delante de la realidad, con los nanoribones de grafeno actuales a la alturade su potencial. Un nuevo estudio colaborativo visto en Materiales de comunicación por un proyecto de CREST, JST Japón, que incluye el Instituto Nara de Ciencia y Tecnología NAIST, Fujitsu Laboratories Ltd. y Fujitsu Ltd., y la Universidad de Tokio informa el primer nanoribón de grafeno de 17 carbonos de ancho y confirma que tiene elbanda prohibida más pequeña vista hasta la fecha entre los nanoribones de grafeno conocidos preparados de manera ascendente.
Los circuitos integrados a gran escala LSI que usan semiconductores de silicio se usan en una amplia gama de dispositivos electrónicos, desde computadoras hasta teléfonos inteligentes. En realidad, están apoyando nuestras vidas y casi todo lo demás en estos días. Sin embargo, aunque los LSI han mejorado el dispositivoAl reducir el tamaño de los dispositivos, la miniaturización de LSI se acerca a su límite. Al mismo tiempo, la demanda comercial continúa presionando a las empresas para que creen teléfonos inteligentes de mayor rendimiento en tamaños más pequeños, mientras que la presión de la industria exige la fabricación a gran escala con equipos más pequeños..
Definitivamente se necesitan otros métodos y / o materiales para resolver estos problemas, dice el líder del grupo Dr. Shintaro Sato, Fujitsu Ltd.
"Los semiconductores de silicio nos están dando un mejor rendimiento en tamaños más pequeños. Sin embargo, estamos llegando al límite de cuán pequeños podemos hacer dispositivos. Por lo tanto, tenemos altas expectativas para el rendimiento de los nanoribones de grafeno, que tienen propiedades semiconductoras que sonsolo un átomo de espesor, un material 2D ", señala.
Los nanoribones de grafeno son estructuras en forma de panal y, en comparación con los nanotubos de grafeno y carbono, son el miembro menos conocido de la familia de semiconductores basados en carbono. Los nanoribones de grafeno exhiben propiedades electrónicas y magnéticas únicas que no aparecen en el grafeno bidimensional.
"Curiosamente, las propiedades electrónicas y magnéticas de los nanoribones de grafeno se ajustan ampliamente en función de la estructura de ancho y borde", dice el profesor Hiroko Yamada de NAIST.
Los nanoribones de grafeno tipo sillón, que son un tipo prometedor de nanoribones para la aplicación del dispositivo, muestran un ancho de banda dependiente del ancho. Se pueden clasificar en tres subfamilias 3p, 3p + 1, 3p + 2, siendo sus espacios de banda inversamente proporcionalesal ancho de esas familias. Básicamente, los nanoribones de grafeno de borde de sillón más amplios que pertenecen a la subfamilia 3p + 2 tienen los intervalos de banda más pequeños entre los diferentes nanoribones de grafeno, con un potencial considerable para ser explotados en dispositivos basados en GNR.
Hasta ahora, se han informado nanoribones de grafeno de 13 butacas pertenecientes a la subfamilia 3p + 1 con una brecha de banda de más de 1 eV, pero Sato, Yamada y sus colegas muestran la síntesis de un nanoribón de 17-grafeno perteneciente al 3p +2 subfamilias, que tienen bandgaps aún más pequeños.
La síntesis de nanofibras de grafeno se basó en el enfoque de abajo hacia arriba, llamado "síntesis en superficie", y se usó una molécula basada en dibromobenceno como precursor para la síntesis de nanoribonas de grafeno en superficie.
"Hay muchos métodos para sintetizar nanoribones de grafeno, pero para producir nanoribones de grafeno atómicamente precisos, decidimos utilizar el enfoque de abajo hacia arriba. El punto importante es que la estructura del precursor puede definir la estructura definitiva de nanoribones de grafeno siuse el enfoque de abajo hacia arriba ", explica el Dr. Hironobu Hayashi de NAIST, quien también contribuyó al estudio.
La microscopía de túnel de escaneo y la espectroscopía del Dr. Junichi Yamaguchi en Fujitsu. Ltd. y la microscopía de fuerza atómica sin contacto del Dr. Akitoshi Shiotari y el Prof. Yoshiaki Sugimoto en la Universidad de Tokio confirmaron la estructura atómica y electrónica de los 17- adquiridos.nanoribones de grafeno de sillón. Además, se descubrió que la banda prohibida obtenida experimentalmente de nanoribones de grafeno de 17 sillones era de 0.6 eV, y esta es la primera demostración de la síntesis de nanoribones de grafeno que tienen un intervalo de banda menor a 1 eV de manera controlada.
"Esperamos que estos nanoribones de grafeno de 17 carbonos allanen el camino para nuevos dispositivos electrónicos basados en GNR", dice Sato.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nara de Ciencia y Tecnología . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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