Физики узнали причину главного недостатка графена

Модель графена. Изображение AlexanderAlUS/Wikipedia

Физики узнали причину главного недостатка графена

Группе физиков под руководством Кирилла Болотина из Университета Вандербильда удалось установить причину низкой электронной мобильности в графене. Кроме этого они смогли увеличить этот показатель в три раза. Результаты их работы публикует журнал Nature Communications.

Исследователи помещали слой графена на специальную подложку с позолоченными электродами и измеряли скорость движения электронов при погружении пленки в различные среды. Было установлено, что чем больше вещество, окружающее пленку графена экранирует электрическое поле, тем быстрее движутся электроны в самом графене. Максимальную электрическую мобильность 60 000 см²/(В·с) графен показал, когда был погружен в анизол.

Благодаря полученным результатам у исследователей появился не только рецепт увеличения электронной мобильности, но они также получили ответ на вопрос о том, почему её значение у реального графена всегда ниже теоретически возможного.

Теоретически, графен должен иметь электронную мобильность, превосходящую почти все известные материалы. Но в процессе получения материал оказывается загрязнен примесями, которые несут электрический заряд. Их, наряду со складками поверхности, подозревали физики, когда искали причину низкой электронной мобильности. До работы группы Болотина подозрения оставались теоретическими, но теперь получили экспериментальное подтверждение. Увеличение электронной мобильности в среде, которая хорошо экранирует электрическое поле означает, что низкое наблюдаемое значение объясняется влиянием электрического поля примесей.

Графен является аллотропной модификацией углерода, наряду с алмазом и графитом. Он представляет собой пленку толщиной в один атом, где углерод располагается в вершинах гексагональной сетки. Этот материал был получен выходцами из России Константином Новоселовым и Андреем Геймом. За свое открытие они удостоились Нобелевской премии 2010 года.