Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Graphen: Wozu Buckel und Höcker gut sein können

19.04.2010
Gemeinsame Presseinformation der Leibniz Universität Hannover und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt

Forscher aus Hannover und Braunschweig messen, wie sich elektronische Eigenschaften von Graphen mit Hilfe von gezielt eingesetzten Rauigkeiten steuern lassen

Graphen ist zurzeit wohl das weltweit am meisten untersuchte neue Materialsystem. Wegen seiner erstaunlichen mechanischen, chemischen und elektronischen Eigenschaften verspricht es vielfältige zukünftige Anwendungen - etwa in der Mikroelektronik. Die Elektronen im Graphen sind besonders beweglich und könnten deshalb das heute verwendete Silicium als Ausgangsmaterial schneller Computerchips ersetzen.

In einer Forschungskooperation haben Wissenschaftler der Leibniz Universität Hannover und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) jetzt untersucht, wie sich eine raue Unterlage auf die elektronischen Eigenschaften der Graphenschicht auswirkt. Ihre Ergebnisse lassen vermuten, dass man Plasmonen, also kollektive Schwingungen von Elektronen, im Graphen bald gezielt steuern kann, indem man ihnen aus Buckeln und Höckern quasi eine Fahrspur baut. Die Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift New Journal of Physics veröffentlicht.

Bereits die Struktur von Graphen ist faszinierend: Es besteht aus genau einer einzigen, geordneten Schicht von Kohlenstoffatomen. Diese unglaublich dünne Schicht sauber herzustellen ist eine große Herausforderung. Eine mögliche Methode, um großflächig Graphen auf einem isolierenden Substrat abzuscheiden, ist die Epitaxie, also das kontrollierte Wachstum von Graphen auf isolierendem Siliciumcarbid. Dafür wird ein Siliciumcarbidkristall im Vakuum erhitzt. Ab einer bestimmten Temperatur wandern Kohlenstoffatome an die Oberfläche und bilden eine einatomare Schicht auf dem noch festen Siliciumcarbid. Eine wichtige Frage für spätere Anwendungen ist dabei, wie sich Defekte und Stufen der Siliciumcarbidoberfläche auf die elektronischen Eigenschaften des darauf gewachsenen Graphens auswirken.

Innerhalb einer Forschungskooperation der PTB und der Leibniz Universität Hannover wurde nun der Einfluss von Defekten im Graphen auf die elektronischen Eigenschaften untersucht. Besonderes Augenmerk der Untersuchungen lag dabei auf dem Einfluss der Defekte auf eine spezielle elektronische Anregung, die sogenannten Plasmonen.

Durch unterschiedliche Probenpräparation wurden zunächst Siliciumcarbidkristalle mit unterschiedlicher Oberflächenrauigkeit und damit unterschiedlicher Konzentration von Oberflächendefekten präpariert, auf denen sich anschließend Graphen gebildet hat. Der Einfluss der Defekte auf die Plasmonenanregungen wurde dann mittels niederenergetischer Elektronenbeugung (SPA-LEED) und Elektronenverlustspektroskopie (EELS) untersucht.

Dabei zeigte sich eine starke Abhängigkeit der Lebensdauer des Plasmons von der Oberflächenbeschaffenheit. Defekte, wie sie an Stufenkanten und Korngrenzen entstehen, hemmen die Ausbreitung der Plasmonen stark und führen zu einer drastischen Verkürzung der Plasmonen-Lebensdauer. Dabei ist bemerkenswert, dass die sonstigen elektronischen Eigenschaften der Plasmonen, insbesondere ihre Dispersion, weitgehend unbeeinflusst bleiben.

Dies eröffnet interessante Möglichkeiten für die zukünftige technische Anwendung und Nutzung von Plasmonen (die sogenannte "Plasmonik") in Graphen. Durch gezieltes lokales Einstellen der Oberflächenrauigkeit könnten verschiedene Graphenbereiche erzeugt werden, in denen die Plasmonen entweder stark gedämpft werden oder sich praktisch ungehindert ausbreiten können. Damit könnten die Plasmonen entlang von "Plasmonenleiterbahnen" mit niedriger Oberflächenrauigkeit gezielt von einer Stelle eines Graphen-Chips zu einer anderen geleitet werden.

Die Originalveröffentlichung:
T. Langer, J. Baringhaus, H. Pfnür, H. W. Schumacher und C. Tegenkamp:
"Plasmon damping below the Landau regime: the role of defects in epitaxial graphene".
New Journal of Physics 12, 033017 (2010).
http://iopscience.iop.org/1367-2630/12/3/033017/
Ansprechpartner der PTB
Dr. Hans Werner Schumacher, PTB-Fachbereich 2.5 Halbleiter-Physik und Magnetismus,

Telefon: 0531.592 2500, E-Mail: hans.w.schumacher@ptb.de

Ansprechpartner der Leibniz Universität Hannover
Dr. Christoph Tegenkamp, Institut für Festkörperphysik,
Telefon: 0511.762 2542, E-Mail: tegenkamp@fkp.uni-hannover.de

Jessica Lumme | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-hannover.de
http://iopscience.iop.org/1367-2630/12/3/033017/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor
23.02.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie