Riassunto analitico
Il grafene è uno dei materiali candidati per essere impiegato nell'elettronica del futuro. La sua struttura a bande è a forma conica con livello di Fermi al punto di intersezione dei due coni, che lo rende un semimetallo. Grazie a dei recenti metodi chimici chiamati "bottom up", è possibile sintetizzare delle strisce di grafene di dimensioni laterali di qualche nm e con una forma del bordo ben definita. Queste strutture vengono chiamate graphene nanoribbon, GNRs. Uno degli aspetti più interessanti è che il confinamento spaziale induce un gap nella struttura a bande dando ai GNRs un comportamento di tipo semiconduttore. Inoltre il valore del band gap dipende dalla larghezza del ribbon e dalla forma del bordo. Il tema trattato riguarda la preparazione e caratterizzazione di GNRs in fase liquida, con lo scopo di fabbricare dispositivi ibridi (transistor, quantum dots, spin valves). E' stato utilizzato il THF(tetraidrofurano) come solvente nel quale sospendere i GNRs e sono stati preparati diversi campioni depositando i GNRs in funzione di un parametro quale può essere la diluizione della soluzione, la temperatura e la modalità di deposizione. Attraverso la microscopia AFM è stata caratterizzata la deposizione dei GNRs su HOPG (Highly Ordered Pyrolitic Graphite) in modo da trovare le condizioni ottimali per ottenere un film sottile. Parallelamente sono state effettuate delle misure con l'STM per verificare il self assembling di queste molecole anche su un campione di Au. Per dimostrare la presenza dei GNRs sulla superficie dei campioni è stata utilizzata la tecnica di spettroscopia RAMAN. Con le informazioni ottenute, sono stati depositati i GNRs su un campione con dei transistor a base di grafene nei quali era stato creato un gap grazie al processo di elettromigrazione. Per ognuno di questi dispositivi è stata misurata la caratteristica tensione corrente evidenziando un netto aumento della conduzione.
|
Abstract
Graphene is a material whose characteristics make it a good candidate to be used in the next-generation electronic. Since it has a conical band structure with Fermi level at the intersection point of the two cones, it is a semimetal. Through recent chemical methods named "bottom up", it is possible to synthesize strips of graphene with lateral dimension of a few nanometers and with a well-defined edge structure. These molecules are called graphene nanoribbon, GNRs. One of the most interesting features of GNRs is that spatial confinement induces an energy gap in their band structure, which makes them semiconductor materials. Moreover the value of band gap depends both on the ribbon width and on the shape of its edge. Here it is reported the preparation and characterization of liquid phase GNRs, with the purpose to fabricate hybrid devices (transistors, quantum dots, spin valves). THF (tetrahydrofuran) has been used as solvent for GNRs and then different samples depositing GNRs have been prepared in function of different parameters, like solution dilution, temperature and way of deposition. It has been characterized the GNRs deposition on HOPG (Highly Ordered Pyrolitic Graphite) through AFM microscopy in order to find the optimal conditions to obtain a thin film.
At the same time it has been used STM to measure self assembling on Au. RAMAN spectroscopy has been utilized to demonstrate the presence of GNRs on the surface of the samples. Thanks to the information obtained, GNRs have been deposited on a sample with graphene based transistors, where an electromigration process created a gap. For each of these devices it has been measured the current-voltage characteristic and a clear increase in conduction can be seen.
|
