ELFT HÍRADÓ

[Szommer Peter <szpl AT metal.elte.hu>]

ELTE Fizikai Intézet

                               ORTVAY KOLLOKVIUM
                                
                    2012. novmber 29., csütörtök, 15:10-kor
                Az ELTE Pázmány Péter s. 1/A alatti épületében
                           földszinti 0.81 előadóban


                                Bíró László Péter
   (MTA-TTK MFA, Nanoszerkezetek Osztály; Korean-Hungarian Joint Laboratory
                            for Nanosciences)

   "Grafén: kémiai leválasztás, szemcsehatárok és atomi léptékű megmunkálás"

Kivonatos ismertetés:
Kivonatos ismertetés:

Az egyetlen atom vastag grafén kísérleti megvalósítása [i] erőteljes hatásokat 
gyakorolt a nanoszerkezetek kutatási irányaira, amit mi sem igazol jobban, 
mint a 2011-ben ezen a területen publikált 6000 tudományos folyóiratcikk (Web 
of Science). A 2010. évi Fizikai Nobel Díj csak megerősítette azt a vélekedést,
hogy új utak nyílnak az atomi skálán megtervezett tulajdonságú anyagok felé.


Az alapkutatások terén történt előrelépésen túl a grafén számos izgalmas 
alkalmazással is kecsegtet az egyetlen atom vastag nanoelektronikától [ii], 
a különféle kompozitokon át a génszekvenálásig [iii]. Szinte valamennyi 
alkalmazásnak előfeltétele:

   grafén előállítás nagy felületen

   jó minőségű és jól jellemzett rétegben.


Hasonlóan a húsz évvel ezelőtt történtekhez a szén nanocsövek (CNT) 
előállítása
terén [iv] a nagy felületű grafén előállításnak legígéretesebb módszere a 
kémiai leválasztás (CVD) [v]. A CVD folyamat során a véletlenszerű nukleáció 
és szemcsenövekedés ma még általában véletlenszerű szemcsehatár-szerkezetekhez 
vezet. A szemcsehatárok erőteljes befolyást gyakorolnak az elektromos 
transzportra [vi]. Megkerülhetetlen ezeknek a szemcsehatároknak az atomi 
léptékű jellemzése: HRTEM [vii], AFM [viii], STM [ix] és számítógépes 
szimuláció [x] segítségével. A pásztázószondás módszerek lehetőséget nyújtanak 
a transzfer nélküli jellemzésre a CVD növesztés során alkalmazott Cu felületén,
ezzel szemben, a transzfer és az elektron besugárzás (HRTEM-ben) során a 
szemcsehatárok módosulhatnak.


Egy másik, ugyancsak a CVD növesztés során beépülő kiterjed hiba a 
"nanoráncok"
(nanowrinkles), amelyek a növesztés során a Cu szubsztrát felszínén kialakuló 
lépcsőszerkezet [xi] következményei. A nanoráncok még az atomi simaságú 
csillám felületre történő grafén transzfer után is megmaradnak és befolyásolják
az elektromos transzportot [xii] valamint az elektronszerkezetet [xiii]. 
Polarizált fényben végzett optikai mikroszkópia alkalmazásával olyan új 
módszert fejlesztettünk ki, amely lehetőséget kínál a nanoráncok orientációjának
gyors és szennyeződés mentes feltérképezésre [xiv].


Végül, de nem utolsó sorban szükséges a grafén atomi léptékű megmunkálása 
meghatározott kristálytani irányok szerint, például pásztázó alagútmikroszkópos
litográfia (STL) alkalmazásával [xv]. A HOPG felszínén végzett megmunkálás 
lehetőséget ad az egyetlen atomi rétegben történő nanoarchitektúrák [xvi] 
kialakítására STL-lel, azonban a kész nanoarchitektúra áthelyezése egy 
szigetelő felületre nagy kihívásokat hordoz magában. Két irányban lehetséges 
továbblépni, vagy magán a szigetelőn létrehozni a nanoarchitektúrát [xvii], 
vagy CVD grafénban kialakítani a nanoarchitektúrát, ami megkönnyíti a hordozó 
és nanoarchitektúra kémiai szétválasztását. A CVD grafénban végzett STL 
kihívásai és a lehetséges megoldásai is tárgyalásra kerülnek.



i K. S. Novoselov et al., Science, 2004, 306, 666-9.

ii Y.-M. Lin, et al., Science, 2011, 332, 1294-1297.

iii Z. S. Siwy and M. Davenport, Nature nanotechnology, 2010, 5, 697-8.

iv A. Fonseca, et al., Applied Physics A, 1998, 67, 11-22.

v X. Li, et al., Science, 2009, 324, 1312-4.

vi Q. Yu, L. et al., Nature materials, 2011, 10, 443-9.

vii P. Y. Huang, et al., Nature, 2011, 469, 389-92.

viii P. Nemes-Incze, et al., Applied Physics Letters, 2011, 99, 
023104-1-023104-3.

ix L. Tapaszto, et al., Applied Physics Letters, 2012, 100, 053114-1-053114-4.

x G. I. Márk, et al., Physical Review B, 2012, 85, 125443-1-125443-9.

xi J. M. Wofford, et al., Nano letters, 2010, 10, 4890-4896.

xii G.-X. Ni, et al., ACS nano, 2012, 6, 1158-64.

xiii L. Tapasztó, et al., Nature Physics, 2012, 8, 739-742.

xiv K. Kertész, et al., Applied Physics Letters, 2012, 100, 213103-1-213103-5.

xv L. Tapasztó, et al., Nature nanotechnology, 2008, 3, 397-401.

xvi G. Dobrik, et al., Nanopages, 2012, 7, 1-7.

xvii P. Nemes-Incze, et al., Nano Research, 2010, 3, 110-116.