Ưu điểm và nhược điểm của chất bán dẫn Graphene – Tài liệu text

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.37 MB, 59 trang )

Graphene mọc ghép đa lớp MEG gồm các lớp graphene xếp chồng lên nhau lớn hơn 2 lớp theo kiểu sao cho mỗi lớp độc lập về mặt điện tử học.
Quan sát hình 43 ta có thể thấy ba “hình nón” từ ba lớp graphene trong mẫu MEG.
Người ta ni các lớp graphene từ một chất nền silicon carbide theo kiểu sao cho mỗi lớp quay đi 30 độ so với lớp bên dưới. MEG này khác với
graphite ở chỗ mỗi lớp quay đi 60 độ so với lớp bên dưới. Thực hiện tán xạ tia X và quang phổ quang phát xạ phân giải góc
ARPES trên một mẫu MEG với 11 lớp graphene để đo cấu trúc điện tử của nó. Thì năng lượng electron trong một phần nhất định của cấu trúc dải tỉ lệ với
động lượng của nó, vậy các electron giống như các hạt khơng có khối lượng. Cấu trúc dải tuyến tính hồn hảo này, gọi là hình nón Dirac, chưa từng được
đo rõ ràng như vậy trước đây trên các mẫu graphene khác. Sử dụng ARPES thì khơng có sự biến dạng của hình nón Đirac, nên có kết luận khơng có sự
ghép cặp electron với các lớp khác trong mẫu và do đó mỗi lớp là cách li về mặt điện tử.

3.5 Ưu điểm và nhược điểm của chất bán dẫn Graphene

3.5.1 Ưu điểm của chất bán dẫn Graphene – Graphene có khả năng làm tăng tốc độ xử lý
của chip máy tính hiện tại lên mức 500 đến 1000 Ghz.
– Nó có nhiều tính chất ưu việt hơn các chất khác. – Graphene có nhiều ưu điểm hơn silicon nhờ tính dẫn điện tốt hơn
khoảng 10 lần, và điều quan trọng là những transistor tạo ra từ Graphene sẽ có thể hoạt động tại nhiệt độ thường, đó là yêu cầu cơ bản
nhất của ngành điện tử. Transitor sử dụng silicon có tốc độ xử lý giới
GVHD: Trương Minh Đức SVTH: Lê Thị Bích Liên
Hình 44: Graphene xếp tầng trên bề mặt một
chất nền silicone carbide được chụp với
kính hiển vi lực nguyên tử
hạn tối đa ở gigahertz, cố gắng có thể vượt tốc độ đó nhưng khơng thể nhanh hơn nữa – hiện nay, đến mức độ gigahertz thì silicon khơng thể
tăng thêm được, nhưng với graphene, tốc độ có thể lên đến mức terahertz, gấp ngàn lần gigahertz.
– Graphene là chủ đề nghiên cứu nóng bỏng của ngành điện tử và bán dẫn vì nó có tính dẫn điện cao, và hơn hết theo như phỏng đốn thì với kích
thước càng nhỏ, hiệu quả hoạt động của nó càng cao. – Cấu trúc và sự gắn kết của graphene giúp cho nó bền vững và trong
suốt như kim cương nhưng cũng có thể tạo ra điện – điều mà kim cương không thể làm được. Chất liệu này thật lý tưởng cho các thiết bị điện.
– Graphene có nhiều tính chất hấp dẫn các nhà vật lý hơn ống nano cách đây 1 thập niên, nhưng nó dễ làm và dễ thao tác hơn, đem lại nhiều hy
vọng có thể chuyển từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đến ứng dụng thực tế. Các nhà vật lý đã làm transistor bên ngoài graphene và
dùng khảo sát hiện tượng lượng tử trống ở nhiệt độ phòng. 3.5.2 Nhược điểm của chất bán dẫn Graphene
– Sản xuất những màng graphene rất khó khăn và đắt đỏ. – Do khó chế tạo với diện tích lớn nên ứng dụng graphene trong cuộc
sống hàng ngày vẫn còn hạn chế. – Các nhà vật lý cũng cho biết khả năng nghiên cứu các tính chất điện
động lượng tử của graphene là rất sáng sủa. Tuy nhiên, những tiến bộ dường như bị giới hạn bởi chất lượng điện tử không đủ trong các cấu
trúc graphene nhân tạo. Ngồi ra, chất nền của graphene và mơi trường xung quanh có xu hướng huỷ hoại tính chất điện tử của các mẫu
graphene.

3.6 Các phương pháp chế tạo Graphene

3.5.1 Ưu điểm của chất bán dẫn Graphene – Graphene có khả năng làm tăng tốc độ xử lýcủa chip máy tính hiện tại lên mức 500 đến 1000 Ghz.- Nó có nhiều tính chất ưu việt hơn các chất khác. – Graphene có nhiều ưu điểm hơn silicon nhờ tính dẫn điện tốt hơnkhoảng 10 lần, và điều quan trọng là những transistor tạo ra từ Graphene sẽ có thể hoạt động tại nhiệt độ thường, đó là yêu cầu cơ bảnnhất của ngành điện tử. Transitor sử dụng silicon có tốc độ xử lý giớiGVHD: Trương Minh Đức SVTH: Lê Thị Bích LiênHình 44: Graphene xếp tầng trên bề mặt mộtchất nền silicone carbide được chụp vớikính hiển vi lực nguyên tửhạn tối đa ở gigahertz, cố gắng có thể vượt tốc độ đó nhưng khơng thể nhanh hơn nữa – hiện nay, đến mức độ gigahertz thì silicon khơng thểtăng thêm được, nhưng với graphene, tốc độ có thể lên đến mức terahertz, gấp ngàn lần gigahertz.- Graphene là chủ đề nghiên cứu nóng bỏng của ngành điện tử và bán dẫn vì nó có tính dẫn điện cao, và hơn hết theo như phỏng đốn thì với kíchthước càng nhỏ, hiệu quả hoạt động của nó càng cao. – Cấu trúc và sự gắn kết của graphene giúp cho nó bền vững và trongsuốt như kim cương nhưng cũng có thể tạo ra điện – điều mà kim cương không thể làm được. Chất liệu này thật lý tưởng cho các thiết bị điện.- Graphene có nhiều tính chất hấp dẫn các nhà vật lý hơn ống nano cách đây 1 thập niên, nhưng nó dễ làm và dễ thao tác hơn, đem lại nhiều hyvọng có thể chuyển từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đến ứng dụng thực tế. Các nhà vật lý đã làm transistor bên ngoài graphene vàdùng khảo sát hiện tượng lượng tử trống ở nhiệt độ phòng. 3.5.2 Nhược điểm của chất bán dẫn Graphene- Sản xuất những màng graphene rất khó khăn và đắt đỏ. – Do khó chế tạo với diện tích lớn nên ứng dụng graphene trong cuộcsống hàng ngày vẫn còn hạn chế. – Các nhà vật lý cũng cho biết khả năng nghiên cứu các tính chất điệnđộng lượng tử của graphene là rất sáng sủa. Tuy nhiên, những tiến bộ dường như bị giới hạn bởi chất lượng điện tử không đủ trong các cấutrúc graphene nhân tạo. Ngồi ra, chất nền của graphene và mơi trường xung quanh có xu hướng huỷ hoại tính chất điện tử của các mẫugraphene.

Source: https://dvn.com.vn
Category: Điện Tử