باند الکترونیکی گرافن را می‌توان با اعمال ولتاژ دستکاری کرد

محققان از یک پتانسیل الکتریکی ویژه برای دستکاری ساختار باند الکترونیکی گرافن استفاده کرده‌اند. آن‌ها با این کار موفق شدند گرافن را به گونه‌ای اصلاح کنند که برای استفاده در حوزه‌های مختلف مناسب شود.

دانشمندان مدت‌ها در تلاش بوده‌اند تا ساختار نوار الکترونیکی مواد را به گونه‌ای تنظیم کنند که این مواد خواص فیزیکی مطلوبی را از خود نشان دهند. در چند سال گذشته، محققان نشان داده‌اند که می‌توانند ساختار نواری گرافن و سایر مواد دو بعدی را با استفاده از پیکربندی‌های میدان الکتریکی که پتانسیل‌های دوره‌ای ساده تولید می‌کنند، دستکاری کنند. به تازگی چانگان ژنگ و همکارانش از دانشگاه علم و صنعت چین نشان دادند که می‌توان با استفاده از پتانسیل الکتریکی به شکلی شبیه به یک الگوی سبدبافی به نام کاگوم، کنترل بیشتری روی ساختار نواری گرافن داشت.

محققان می‌گویند که از این اعمال پتانسیل می‌توان به عنوان یک کلید استفاده کرد، کلیدی که راه را برای طراحی باند الکترونیکی گرافن به شکل دلخواه هموار می‌کند به طوری که می‌توان بر اساس تقاضا برای طیف گسترده‌ای از سیستم‌های مواد دو بعدی از آن استفاده نمود. این روش می‌تواند فرصت‌های جدیدی را برای القای خواص غیر ذاتی مواد طبیعی باز کند.

ژنگ و همکارانش یک الگوی کاگوم که از مثلث و شش ضلعی تشکیل شده است را در یک قطعه گرافیت با ضخامت چند اتم حک کردند. آن‌ها این ورق گرافیت طرح‌دار را بین یک بلوک سیلیکون (پایین) و یک بلوک از نیترید بور شش ضلعی (بالا) که حاوی لایه‌ای از گرافن بود قرار دادند. سپس ولتاژهای جداگانه ای را به لایه‌های گرافیت و سیلیکون اعمال کردند.

این چیدمان گرافن را در معرض یک پتانسیل الکتریکی کاگوم شکل قرار داد که محققان نشان دادند قدرت آن را می‌توان با تنظیم بزرگی دو ولتاژ اعمال‌شده تغییر داد. این گروه در این پروژه نشان دادند که با استفاده از اعمال پتانسیلی ویژه می‌توان باند الکترونیکی گرافن را برحسب نیاز دستکاری کرد و خواص مورد نظر را در آن ایجاد کرد.