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Forschung

Graphen (Prof. Weber)


Graphen, eine Einzellage Graphit, ist eines der aufregendsten Materialien dieser Zeit. Wir bearbeiten eine Variante des Graphens, die wir auf Halbleiterwafern aus Siliziumkarbid (SiC) mit einem einfachen Verfahren in hervorragender Qualität herstellen: epitaktisches Graphen auf SiC(0001). Wir halten dieses in Erlangen entwickelte Material für eines der aussichtsreichsten Kandidaten, Graphen als elektronisches Material für einen breiten Anwendungsbereich in Forschung und Technik zu erschließen. Insbesondere ermöglicht es wegen seiner besonderen Eigenschaften eine Reihe sehr gundlegender festkörperphysikalischer Experimente, die mit herkömmlichen Materialien undurchführbar wären.

Wir konnten bereits eine Vielzahl elektronischer Bauelemente aus epitaktischem Graphen herstellen. Wir untersuchten den elektrischen Ladungstransport von sehr großflächigen Schichten, die die Physik quasi unendlich ausgedehnter zweidimensionaler Metalle offenlegen. In Graphen-Doppellagen entdeckten wir neue Physik auf Grund von Versetzungen und Bereichen unterschiedlicher Stapelung. Wir untersuchen Graphen-Graphen-Nanokontakte, die einen neuen Zugang zur Molekularen Elektronik ermöglichen. Wir haben das Wechselspiel mit dem darunter liegenden Halbleitersubstrat SiC erforscht und so ein patentiertes Konzept erarbeitet, wie man mit epitaktischem Graphen elektronische Schaltkreise realisieren kann (siehe auch "Graphene transistors in high-performance demonstration").

Projekte

Ausgehend von der Verfügbarkeit großer Flächen und der Homogenität des Materialsystems epitaktisches Graphen auf Siliziumkarbid (0001) werden wir den Ladungstransport bei tiefen Temperaturen untersuchen. Wir erwarten klare Signaturen von Leitwertkorrekturen auf Grund von Elektron-Elektron-Wechselwirkung. Durch verfeinerte Datenanalyse werden wir die Sensitivität auf den Kondoeffekt vergrößern, und diesen gegebenenfalls finden. Durch gezieltes und fein dosiertes…

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We propose a concept to build electronic devices and circuits employing the material system "epitaxial graphene on SiC". This material system consists of graphene, silicon carbide, and the epitaxially defined interface in between. We have already demonstrated the functionality of a single transistor that used the semiconductor as channel and consequently displayed excellent on/off ratios, in contrast to pure graphene transistors. Moreover, the usage of graphene as contact material delivers…

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Wir werden Experimente durchführen, in denen wir das Zusammenspiel von Graphen und organischen Molekülen mit elektrischen Methoden messen können. Wir beabsichtigen Einzelmolekülkontakte und flächige Graphen-Molekül-Graphen-Kontakte herzustellen, deren elektrische Transporteigenschaften wir detailliert untersuchen. Als Moleküle werden Polyyn-Drähte und andere molekulare Drähte verwendet. Weiterhin sind Moleküle mit Fulleren-Endgruppen von besonderem…

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Graphen ist eine Ebene dreifach koordinierter Kohlenstoffatome, gewissermaßen eine Monolage von Graphit. Vor etwa drei Jahren konnte eine einzelne Graphenschicht erstmals durch wiederholtes Spalten von Graphit präpariert werden und in einer Reihe von Aufsehen erregenden Experimenten zeigten sich seine außergewöhnlichen Eigenschaften. Aufgrund seiner Struktur stellt Graphen das ideale zweidimensionale Elektronensystem dar, das zudem oberflächensensitiven Charakterisierungsmethoden…

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Beteiligte Wissenschaftler

Publikationen