L’appareil sur lequel vous lisez actuellement cet article est né de la révolution du silicium. Pour construire des circuits électriques modernes, les chercheurs contrôlent les capacités de conduction de courant du silicium via le dopage, qui est un processus qui introduit soit des électrons chargés négativement, soit des  » trous  » chargés positivement là où se trouvaient les électrons. Cela permet de contrôler le flux d’électricité et, pour le silicium, consiste à injecter d’autres éléments atomiques capables d’ajuster les électrons – appelés dopants – dans son réseau atomique tridimensionnel (3D).



Le réseau 3D de silicium, cependant, est trop grand pour l’électronique de nouvelle génération, qui comprend des transistors ultra-minces, de nouveaux dispositifs de communication optique et des biocapteurs flexibles qui peuvent être portés ou implantés dans le corps humain. Pour affiner les choses, les chercheurs expérimentent des matériaux pas furthermore épais qu’une simple feuille d’atomes, comme le graphène. Mais la méthode éprouvée de dopage du silicium 3D ne fonctionne pas avec le graphène 2D, qui consiste en une seule couche d’atomes de carbone qui ne conduit normalement pas de courant.

Plutôt que d’injecter des dopants, les chercheurs ont essayé de superposer une « couche de transfert de charge » destinée à ajouter ou à retirer des électrons du graphène. Cependant, les méthodes précédentes utilisaient des matériaux « profits » dans leurs couches de transfert de cost les impuretés dans ceux-ci laisseraient le graphène inégalement dopé et entraveraient sa capacité à conduire l’électricité.



Maintenant, une nouvelle étude dans Character Electronics propose une meilleure façon. Une équipe interdisciplinaire de chercheurs, dirigée par James Hone et James Teherani à l’Université Columbia, et Received Jong Yoo à l’Université Sungkyungkwan en Corée, décrivent une procedure propre pour doper le graphène by way of une couche de transfert de charge en oxyséléniure de tungstène (TOS) à faible impureté..

L’équipe a généré la nouvelle couche « propre » en oxydant une seule couche atomique d’un autre matériau 2D, le séléniure de tungstène. Lorsque TOS a été superposé au graphène, ils ont découvert qu’il laissait le graphène criblé de trous conducteurs d’électricité. Ces trous pourraient être affinés pour mieux contrôler les propriétés de conduction électrique des matériaux en ajoutant quelques couches atomiques de séléniure de tungstène entre le TOS et le graphène.

Les chercheurs ont découvert que la mobilité électrique du graphène, ou la facilité avec laquelle les charges se déplacent à travers lui, était moreover élevée avec leur nouvelle méthode de dopage que les tentatives précédentes. L’ajout d’espaceurs de séléniure de tungstène a encore augmenté la mobilité au issue où l’effet du TOS devient négligeable, laissant la mobilité à déterminer par les propriétés intrinsèques du graphène lui-même. Cette combinaison de dopage élevé et de mobilité élevée confère au graphène une conductivité électrique supérieure à celle des métaux hautement conducteurs comme le cuivre et l’or.

Au fur et à mesure que le graphène dopé conduisait mieux l’électricité, il est également devenu additionally transparent, ont déclaré les chercheurs. Cela est dû au blocage de Pauli, un phénomène où des charges manipulées par dopage empêchent le matériau d’absorber la lumière. Aux longueurs d’onde infrarouges utilisées dans les télécommunications, le graphène est devenu clear à additionally de 99 %. Si trop de lumière est absorbée, l’information se perd. L’équipe a trouvé une perte beaucoup as well as faible pour le graphène dopé TOS que pour les autres conducteurs.

« C’est une nouvelle façon d’adapter les propriétés du graphène à la demande », a déclaré Hone. « Nous venons de commencer à explorer les possibilités de cette nouvelle system. »

Une path prometteuse consiste à modifier les propriétés électroniques et optiques du graphène en modifiant le motif du TOS et à imprimer des circuits électriques directement sur le graphène lui-même. avec des programs potentielles dans l’électronique transparente, les systèmes de télécommunications et les ordinateurs quantiques.