Холмы и впадины, имеющиеся в волнистой структуре
графена, не препятствуют движению электронов, а вот выбоины в виде атомных дефектов представляют большую проблему. Исследователи из Georgia Institute of Technology и NIST составили подробную карту электронной интерференции в графене, чтобы понять, как дефекты в этом двумерном углеродном кристалле влияют на распространение заряда.
Графен является так называемым баллистическим проводником, т.е. электроны не рассеиваются на атомах кристаллической решетки и могут двигаться с огромными скоростями. Хотя такие проводники и обладают некоторым сопротивлением, оно не зависит от их длины и не подчиняется закону Ома. Лучшими проводниками являются лишь сверхпроводники. Благодаря этому факту графен считается перспективным материалом для создания наноразмерной электроники.
Однако дефекты в структуре графена могут приводить к рассеянию электронов. Поэтому очень важно определить, какие дефекты наиболее нежелательны. Для этого команда исследователей вырастила графеновые листы на подложке SiC и проанализировала их при помощи специально разработанного сканирующего туннельного микроскопа, который способен измерять как физические характеристики поверхностей, так и визуализировать интерференционные картины, образующиеся при рассеянии электронов.
Результаты оказались не вполне логичными. Неоднородности в подложке из SiC привели к образованию больших выпуклостей и вогнутостей графенового листа, однако они не сильно влияют на распространение электронов. А вот дефекты, вызванные удалением атома углерода из структуры, вызывают сильное рассеяние, что приводит к формированию вокруг них ярко выраженной интерференционной картины. Также эти наблюдения подтверждают, что электроны в графене подобны фотонам в вакууме и их энергия обратно пропорциональна длине волны.
Работа была опубликована в журнале
Science и определенно окажется полезной для развития графеновой наноэлектроники.