image: Corrugations in graphene slow down the pace of travelling electrons. By pulling on the graphene sheet on two opposite sides, it is flattened and smoothed, and electron transport is improved. view more
Credit: Swiss Nanoscience Institute
Unebenheiten auf einer Straße verlangsamen unser Tempo, Unebenheiten in Graphen bewirken das Gleiche für wandernde Elektronen. Werden die Unebenheiten abgeflacht, können sich die Elektronen schneller durch eine Graphenschicht bewegen.
Seit seiner Entdeckung hat sich die Probenqualität von Graphen erheblich verbessert. Ein Faktor, der weitere Verbesserungen verhinderte, war bisher nicht direkt untersucht worden: Riffelungen in der Graphenschicht. Das sind mikroskopische Verzerrungen, die sich selbst dann bilden, wenn die Graphenschicht auf atomar flache Oberflächen gelegt wird. Solche Riffelungen können die Elektronen streuen, wenn sie sich durch ein elektronisches Gerät bewegen.
Das Team von Professor Christian Schönenberger vom Departement Physik und Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel hat eine Technik entwickelt, um die Graphenplatte auf zwei gegenüberliegenden Seiten zu ziehen und sie dadurch zu glätten.
«Man kann sich das vorstellen wie das Ziehen an einem Stück zerknittertem Papier, das auch dazu führt, dass Falten und Knicke vermindert werden,» sagt Lujun Wang, Erstautor der Studie. «Nach diesem Prozess bewegen sich die Elektronen effektiv schneller durch die Graphenfolie, ihre «Beweglichkeit» nimmt zu, was eine verbesserte Probenqualität demonstriert,» fügt sein Betreuer Dr. Andreas Baumgartner hinzu.
Diese Erkenntnisse helfen nicht nur, den Elektronentransport in Graphen weiter zu verstehen, sondern liefern auch Hinweise für die Untersuchung anderer zweidimensionaler Materialien.
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Originalarbeit:
Mobility Enhancement in Graphene by in situ Reduction of Random Strain Fluctuations
Lujun Wang, Péter Makk, Simon Zihlmann, Andreas Baumgartner, David I. Indolese, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, and Christian Schönenberger
DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.157701, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.157701