Grafen. Nobelova cena za fyziku Ludvík Smrčka Fyzikální ústav AVČR v. v. i. Praha

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Grafen. Nobelova cena za fyziku 2010. Ludvík Smrčka Fyzikální ústav AVČR v. v. i. Praha"

Markéta Hájková
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Grafen Nobelova cena za fyziku 2010 Ludvík Smrčka Fyzikální ústav AVČR v. v. i. Praha

2 Andre Geim Flying frog

3 The Nobel Prize in Physics 2010 was awarded jointly to Andre Geim and Konstantin Novoselov "for groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene"

4 Nobelova cena za fyziku 2010 Andre Geim Konstantin Novoselov

5 Za co byla cena udělena: Andre Geim a Konstantin Novoselov za průlomové experimenty týkající se dvojrozměrného uhlíkového krystalu grafenu

6 Trocha historie transistor 2000 Nanotechnologická iniciativa (Bill Clinton) Jak nahradit křemík?

7 Motivace Najít alternativu k současným křemíkovým MOSFETům a GaAs/AlGaAs HEMTům Aby nebylo moc volných elektronů je třeba tenká vrstva Neměla by být kovová Nejvhodnejším kandidátem je grafit

8 Polovodiče (Si, Ge, AIIIBV, AII BVI) Čtyři valenční elektrony v buňce

9 Orbitály atomu uhlíku

10 Grafen matka všech struktur jak připravit?

11 Příprava grafitových vrstev exfoliací Exfoliace sejmutí vrstvy lepicí páskou Deposice vrstev na 300 nm SiO na povrchu křemíku (100) Identifikace vloček optickým a AFM mikroskopem

13 Jedna grafenová vrstva Psaní tužkou (Micromechanical cleavage) identifikace optickým mikroskopem potvrzeno AFM

14 Grafen skanujícím transmisním mikroskopem

15 Graphene krystalová struktura graphite Bernal stacking of weakly coupled single sheets ----graphenes--- two atoms in a cell of a hexagonal Bravais lattice nearest neighbors tight binding electronic bands

16 Elektronová struktura grafenu Ψ=aΦ A1 +bφ B1 Φ A1= exp(i k R A1 ) χ ( r R A1 ) Φ B1= exp(i k R B1 ) χ( r R B1 ) A1 B1 H A1A1 E H A1B1 =0 H B1A1 H B1B1 E kya k x 3 a kya E± ( k x, k y )=± 1+4cos +4cos cos ( ) ( ) ( )

17 Elektronová struktura grafenu

18 Dirac massless fermions Power series expansion around K and K, conical low-energy spectrum, Dirac point E ( k )=±ℏ v F k E =m0 +c massless p 2

19 Schrödinger and Dirac fermions B=0 2 2 ℏ k S E ( k )= 2 m 1 1 E ( k ) = 2 m ℏ2 k2 E ( k )=±ℏ v F k D 1 v = k E ( k ) ℏ

20 Transportní vlastnosti v magnetickém poli a kvantový Hallův jev Klaus von Klitzing Horst Stormer

22 Schrödinger and Dirac fermions B 0 Landau levels S E n =ℏ ω c 1 n+ 2 ( ) ω c= e B/m D E n =± 2 2 ℏ e v F Bn n= 0,1,2,

25 Poločíselný QHE v grafenu v závislosti na napětí

26 Měření na nejlepších vzorcích, závislost na magnetickém poli

27 QHE v závislosti na napětí a) Standardní 2DEG a) Bilayer graphene a) Single layer graphene

28 Visualisation of fine structure constant The fine structure constant observed with a naked eye

29 Příprava grafenu

30 Příprava grafenu depozicí na kov M. Kalbáč UFCH JH

31 Folie s grafenem

32 Příprava grafenu na povrchu SiC Epitaxial GrapheneLab - Georgia Institute of Technology Nobel Laureate Albert Fert (center) is working with physicists Claire Berger and Walt de Heer (left to right)

33 Epitaxial Graphene Transistor (EPIGRAT) The aim of EPIGRAT is to synthesize and characterize epitaxial graphene layers on silicon carbide suitable for future electronics using different growth techniques, and to develop and characterize high frequency transistors made from these materials. Švédsko, Polsko, Turecko, Francie a Česká republika

34 SiC crystal structure

35 Povrch SiC

36 Příprava grafenu na karbidu křemíku

37 Grafen na podložce SiC

38 Ramanova spektra grafenu na SiC M. Ledinský FZU

39 peak id th c m r poruchy lokální napětí

40 Lithography-the layout of the device

41 Grenoble december 2010

42 Real sample...

45 Grenoble april 2012

46 The sample 9052: longitudinal and Hall magnetoresistances. Origin ITME Warsaw, Poland NSdH = cm 2, NH = cm 2, μh = cm2/v sec.

47 Influence of samples hydrogenation

48 The sample 575: longitudinal and Hall magnetoresistances. Origin Linköping University, Sweden.

49 The sample 576: longitudinal and Hall magnetoresistances. Origin Linköping University, Sweden.

50 The sample 576: the oscillatory part of ρ xx is compared with the oscillatory part of DOS of Dirac fermions.

51 Praktické aplikace

52 Grafenová mikroelektronika

53 Možné aplikace grafenu hodinky / kalendáře ohebný světelný panel elektronický papír mobilní telefony elektronické platby dotykové displeje, mikroelektronika kompozitní materiály přenosné počítače elektrody fotovoltaických článků Pramen: denní tisk

54 KONEC

Podobné dokumenty

Příprava grafénu. Petr Jelínek

Příprava grafénu. Petr Jelínek Příprava grafénu Petr Jelínek Schéma prezentace Úvod do tématu Provedené experimenty - příprava grafénu - charakterizace Plánovaná činnost - experimenty Závěr 2 Pohled do historie 1960 HOPG (Arthur Moore)