Anzeige
Their work titled "Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils" was published today online in Science Express in advance of its print publication in the journal Science.
"Graphene could lead to faster computers that use less power, and to other sorts of devices for communications such as very high-frequency (radio-frequency-millimeter wave) devices," said Professor and physical chemist Rod Ruoff, one of the corresponding authors on the Science article.
"Graphene might also find use as optically transparent and electrically conductive films for image display technology and for use in solar photovoltaic electrical power generation."
Graphene, an atom-thick layer of carbon atoms bonded to one another in a "chickenwire" arrangement of hexagons, holds great potential for nanoelectronics, including memory, logic, analog, opto-electronic devices and potentially many others. It also shows promise for electrical energy storage for supercapacitors and batteries, for use in composites, for thermal management, in chemical-biological sensing and as a new sensing material for ultra-sensitive pressure sensors.
"There is a critical need to synthesize graphene on silicon wafers with methods that are compatible with the existing semiconductor industry processes," Ruoff said. "Doing so will enable nanoelectronic circuits to be made with the exceptional efficiencies that the semiconductor industry is well known for."
Graphene can show very high electron- and hole-mobility; as a result, the switching speed of nanoelectronic devices based on graphene can in principle be extremely high. Also, graphene is "flat" when placed on a substrate (or base material) such as a silicon wafer and, thus, is compatible with the wafer-processing approaches of the semiconductor industry. The exceptional mechanical properties of graphene may also enable it to be used as a membrane material in nanoelectromechanical systems, as a sensitive pressure sensor and as a detector for chemical or biological molecules or cells.
The university researchers, including post-doctoral fellow Xuesong Li, and Luigi Colombo, a TI Fellow from Texas Instruments, Inc., grew graphene on copper foils whose area is limited only by the furnace used. They demonstrated for the first time that centimeter-square areas could be covered almost entirely with mono-layer graphene, with a small percentage (less than five percent) of the area being bi-layer or tri-layer flakes. The team then created dual-gated field effect transistors with the top gate electrically isolated from the graphene by a very thin layer of alumina, to determine the carrier mobility. The devices showed that the mobility, a key metric for electronic devices, is significantly higher than that of silicon, the principal semiconductor of most electronic devices, and comparable to natural graphite.
"We used chemical-vapor deposition from a mixture of methane and hydrogen to grow graphene on the copper foils," said Ruoff. "The solubility of carbon in copper being very low, and the ability to achieve large grain size in the polycrystalline copper substrate are appealing factors for its use as a substrate --along with the fact that the semiconductor industry has extensive experience with the use of thin copper films on silicon wafers. By using a variety of characterization methods we were able to conclude that growth on copper shows significant promise as a potential path for high quality graphene on 300-millimeter silicon wafers."
The university's effort was funded in part by the state of Texas, the South West Academy for Nanoelectronics (SWAN) and the DARPA CERA Center. Electrical and computer engineering Professor Sanjay Banerjee, a co-author of the Science paper, directs both SWAN and the DARPA Center.
"By having a materials scientist of Colombo's caliber with such extensive knowledge about all aspects of semiconductor processing and now co-developing the materials science of graphene with us, I think our team exemplifies what collaboration between industrial scientists and engineers with university personnel can be," said Ruoff, who holds the Cockrell Family Regents Chair #7. "This industry-university collaboration supports both the understanding of the fundamental science as well its application."
Other co-authors of the work not previously mentioned include: research associate Richard Piner of the Department of Mechanical Engineering; Assistant Professor Emanuel Tutuc of the Department of Electrical and Computer Engineering; post-doctoral fellows Jinho An, Weiwei Cai, Inhwa Jung, Aruna Velamakanni and Dongxing Yang in the Department of Mechanical Engineering; and graduate students Seyoung Kim and Junghyo Nah in the Department of Electrical and Computer Engineering.
To read more about Ruoff's work, visit: http://bucky-central.me.utexas.edu/. For Banerjee's work, go to: www.mrc.utexas.edu/banerjee.html, and for more information on Tutuc's research, visit: http://nano.ece.utexas.edu/.
Rod Ruoff | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.utexas.edu
Weitere Berichte zu: arrangement of hexagons > carbon atom > chemical-biological sensing > chemical-vapor deposition > chickenwire > electronic devices > Ferchau Engineering > graphene > Mechanical Engineering > opto-electronic devices > polycrystalline copper substrate > pressure sensor > radio-frequency-millimeter wave > semiconductor industry > semiconductor industry processes > silicon wafer > SWAN > thermal management
„All4Green“ – Rechnen, wenn der Wind bläst
24.05.2012 | Universität Mannheim
Komplexität beherrschen
23.05.2012 | Siemens AG
Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.
Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.
„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...
Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.
Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.
Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Anzeige
Anzeige

Energieversorger vor dem Umbruch
24.05.2012 | Studien Analysen
Stem-cell-growing surface enables bone repair
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft und Öffentlichkeit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten