EO

Bandkloof grafeen groter onder druk

05 juni 2018 om 12:37 uur

Door grafeen tussen twee lagen boornitride te plaatsen en hierop druk uit te oefenen kunnen onderzoekers de bandkloof van het materiaal vergroten. (beeld: Columbia University)

Een nieuwe techniek maakt het mogelijk de elektrische geleidbaarheid van grafeen te manipuleren met behulp van druk. Dit is een belangrijke stap richting een haalbare halfgeleider op basis van grafeen.


"Grafeen is de beste elektrische geleider die we op aarde kennen", zegt Matthew Yankowitz van de faculteit Natuurkunde van de Amerikaanse Columbia University. "Het probleem is echter dat het elektriciteit té goed geleidt en we niet weten hoe we dit efficiënt moeten stoppen. Ons werk maakt de weg vrij voor het realiseren van een technologisch relevante bandkloof in grafeen, zonder hierbij in te leveren op kwaliteit. Indien toegepast op andere interessante combinaties van 2D-materialen kan de techniek die wij hebben gebruikt leiden tot nieuwe fenomenen, zoals magnetisme, supergeleiding en meer."


De rangschikking van de koolstofatomen in grafeen maakt dat elektronen er met extreem hoge snelheden doorheen kunnen, zonder verstrooiing. Daardoor wordt energie bespaard die bij veel andere geleiders verloren gaat.


Tot nu toe was het echter niet mogelijk om dit proces te stoppen zonder de eigenschappen van grafeen aan te tasten. "Een van de grootste doelen van grafeen-onderzoek is het vinden van een wijze om alle goede eigenschappen van grafeen te behouden en tegelijkertijd een bandkloof te creëren - een elektrische aan-uit schakelaar", aldus Cory Dean, assistent-hoogleraar Natuurkunde bij de Columbia University en betrokken bij het onderzoek.

 

Kamertemperatuur

Nu zijn de onderzoekers hier dus in geslaagd. Zij hebben een laag grafeen tussen twee lagen boornitride geplaatst, wat een atoom-dunne elektrische isolator is. De elektronische structuur van grafeen blijkt hierdoor te worden aangepast, waardoor een bandkloof ontstaat waarmee het materiaal zich gedraagt als een halfgeleider. Dit betekent in de praktijk dat grafeen zowel als elektrische geleider als als isolator kan dienen.


De bandkloof is echter niet groot genoeg om bruikbaar te zijn in apparaten die opereren op kamertemperatuur. Om hem te vergroten, hebben de onderzoekers de lagen boornitride en grafeen samengeperst. "Naarmate we meer druk uitoefenen, neemt de band gap toe", aldus Yankowitz. "Het gat is nog steeds onvoldoende voor gebruik op kamertemperatuur, maar we hebben een fundamenteel beter begrip waarom deze bandkloof überhaupt bestaat, hoe deze kan worden aangepast en wat we hiermee in de toekomst wellicht kunnen."

 

Gerelateerd nieuws

Wereldwijde uitstoot CO2 neemt weer toe

Wereldwijde uitstoot CO2 neemt weer toe

2017 en 2018 gaan de boeken in als jaren waarin de CO2-uitstoot toenam na een aantal jaren waarin er geen verandering was in de uitstoot. Die toename is er ondanks het klimaatverdrag van Parijs en de toename in…

Sluismodules vergemakkelijken grootschalige renovatie

Sluismodules vergemakkelijken grootschalige renovatie

Een algoritme dat leidt tot lego-achtige modules om sluizen uit op te bouwen. Daarop is Tim Wilschut gepromoveerd aan de TU Eindhoven. De modules moeten het vervangen en renoveren van uiteindelijk alle 127 sluizen van…

Supergeleiders zorgen voor lichtere windmolens

Supergeleiders zorgen voor lichtere windmolens

Een windmolen aan de Deense kust bij Thyborøn heeft een wereld-primeur: de conventionele generator, met permanente magneten, is daar vervangen door een exemplaar met supergeleiders. Die nieuwe turbine is half zo zwaar,…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
PROTECT PSC1: programmeerbaar, modulair, multifunctioneel en kostenbesparend

De PROTECT PSC1-veiligheidsbesturing is compact, heeft een modulaire structuur en kan uiterst flexibel worden ingezet....

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV
B&R Industriële Automatisering BV

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

13 december 2018, Breda

2-daagse training HAZOP Leader

De HAZOP studie is een veelgebruikte methode voor het identificeren van risico’s en ongewenste...

11 januari 2019, D&F kantoor Breda

4-daagse masterclass Process Safety voor Engineers

Optimaliseer uw procesveiligheids-management systeem met als resultaat minder ongevallen en stijgende...

Meer agendapunten »