AAU logo

News show

Gennembrud for grafen-baseret elektronik

Gennembrud for grafen-baseret elektronik

Last modified: 06.03.2019

På billedet ses AAU postdoc Morten R. Thomsen og Professor Thomas Garm Pedersen med grafen på computeren.

Grafens gennembrud

Grafen har længe været spået en stor fremtid inden for elektronik. Det er det tyndest tænkelige materiale og leder strøm enestående godt. Men det har manglet den kritiske egenskab for at fremstille fx transistorer: et såkaldt båndgab. En ide, oprindelig udtænkt på AAU, til at frembringe et båndgab ved hjælp af nanoteknologiske processer er nu realiseret i praksis i et samarbejde mellem AAU og DTU. Resultatet er publiceret i det ansete tidsskrift Nature Nanotechnology.

Grafen er på mange måder et enestående materiale. Det er billigt og stærkt, og så leder det både varme og strøm fantastisk godt. Men for at fremstille transistorer og dioder eller andre elektroniske komponenter er det nødvendigt, at man også kan ”slukke” for den elektriske ledningsevne. Det er præcis den egenskab, man udnytter i traditionelle halvledere som silicium. Grafen er ikke født med den egenskab, og mange forskningsgrupper har derfor prøvet at modificere materialet på forskellige måder.

Grafen blev gjort halvledende

I 2008 opdagede et hold, anført af AAU professor Thomas Garm Pedersen, at man kan gøre grafen halvledende ved at lave huller i materialet med et særligt mønster, et såkaldt antidot gitter. Hullerne skal dog være meget præcise, og både diameter og afstand mellem huller skal være på nanoskala. Det var derfor svært at realisere ideen i praksis.

Desuden løb man ind i det problem, at det fjernede materiale fra hullerne lagde sig på resten af grafen-flagen, som derefter mistede alle sine gode egenskaber.

Udfordringerne er nu løst

Det er disse udfordringer, som AAU og DTU-holdet nu har løst i praksis. Ved at presse elektron-litografi til det yderste, samt indkapsle grafen-laget mellem beskyttende membraner af materialet bor-nitrid, har holdet vist, at der opstår et båndgab samtidig med, at grafenen bevarer sine særlige egenskaber.


Grafen antidot gitter med beskyttende bor-nitrid. Figur: Carl Otto Moesgaard

"Det er en fantastisk forløsning at se sine teoretiske ideer omsat til virkelighed. Og så har eksperimenterne vist, at Mortens og mine simuleringer passer med meget stor nøjagtighed. Det betyder, at man nu kan forstille sig, at vi går i gang med at udvikle egentlige elektroniske komponenter", siger Thomas Garm Pedersen.

Samarbejdet med DTU er foregået i grundforskningscentret CNG (Center for Nanostructured Graphene), som arbejder med udvikling og forståelse af to-dimensionelle materialer, herunder grafen.
 

Læs mere her