Svelati i meccanismi che limitano la mobilità elettronica del grafene

Il grafene, un foglio bidimensionale di atomi di carbonio, ha attratto negli ultimi anni un notevole interesse, soprattutto per le sue eccellenti proprietà elettriche come l'elevata mobilità degli elettroni. Queste proprietà ne fanno un candidato ideale per sostituire il silicio nei futuri dispositivi elettronici ultraveloci. A partire dal 2004, quando il grafene fu isolato dalla grafite mediante la tecnica dell'esfoliazione meccanica, sono stati sviluppati vari metodi per la produzione di questo materiale, fra cui la crescita sul carburo di silicio e sui metalli catalitici (nichel, rame, ecc.). La mobilità degli elettroni nel grafene dipende sia dal metodo di produzione che dal tipo di substrato utilizzato e dalle condizioni di misura. I valori più alti (>100000 cm2/Vs, dove ‘cm2/Vs' è l'unità di misura della mobilità degli elettroni) sono stati ottenuti in condizioni di vuoto spinto su membrane di grafene "sospese" fra due elettrodi (cioè isolate dal substrato), mentre quelli tipicamente misurati in condizioni ordinarie, cioè nel grafene posto un substrato e in condizioni ambientali, sono notevolmente inferiori (fra 1000 e 10000 cm2/Vs). I meccanismi fisici che limitano la mobilità del grafene sono stati oggetto di ampio dibattito negli ultimi anni. Nel lavoro condotto presso l'IMM-CNR di Catania, l'uso di tecniche avanzate di microscopia a scansione di sonda ha consentito per la prima volta di ottenere immagini ad alta risoluzione che mostrano la distribuzione sul grafene degli oggetti nanometrici (le impurezze cariche e i difetti) che ne limitano la mobilità. È stata fatta finalmente chiarezza sul ruolo svolto da tali oggetti nel grafene a contatto con vari substrati come l'ossido di silicio e il carburo di silicio. Questi risultati avranno un notevole impatto sulla realizzazione dei dispositivi elettronici del futuro basati sul grafene.

Autori: F. Giannazzo, S. Sonde, R. Lo Nigro, E. Rimini, V. Raineri

Titolo: Mapping the Density of Scattering Centers Limiting the Electron Mean Free Path in Graphene

Rivista: Nano Lett.

Anno: 2011

Riferimenti bibliografici: 11 (2011), pp. 4612-4618