Hoppa till innehåll
EN In english

Elektronik med grafen-nanoband och organiska nanofibrer

Diarienummer
IS14-0053
Start- och slutdatum
150101-201231
Beviljat belopp
3 750 000 kr
Förvaltande organisation
Chalmers University of Technology
Forskningsområde
Materialvetenskap och materialteknologier

Summary

The proposal aims at the development of wafer-scale electronic components based on graphene nanoribbons and low-dimensional organic polymer nanofibers. We plan to use technology and the material of wafer scale epitaxial graphene, developed at Graphensic AB, for contacting organic nanofibers and in a collective effort develop and evaluate a new process of templated growth of graphene nanoribbons, which will serve as a core element of novel graphene-based transistors. Hybrid devices with graphene and low-dimensional polymer nanofibers will provide an opportunity to widen area of applications for graphene-based devices, allowing fabrication of sensors and wide range of optoelectronic devices at a wafer scale. We plan to combine experitze of the Group of Professor Yung Woo Park in organic polymer nanofibers, knowledge and technology of Graphensic AB in exitaxial graphene growth, and the experitze of Sergey Kubatkin’s group in the device fabrication to develop wafer-scale electronic components based on graphene nanoribbons and low-dimensional organic polymer nanofibers. In the beginning of 2015 Graphensic AB will install the high-temperature reactor in the cleanroom at Chalmers University. While reactor at Chalmers will be used for the development of graphene nanoribbon growth process, standard monolayer graphene films will be produced and supplied for the needs of the project by Graphensic AB. These films will be used for contacting organic nanofibers based devices.

Populärvetenskaplig beskrivning

Vi ämnar kombinera nanoband i grafen med polymera nanofibrer för att framställa nya komponenter i “skivformat”,tex sensorer och optoelektronik. Uniforma grafenskikt över stora SiC skivor kommer att optimeras. För många elektroniktillämpningar behövs ett bandgap, som ren grafen inte har. Nanobreda band borde ha bandgap men de som uppmätts kommer snarare från defekter i bandet än från kontrollerbar dimensionsbegränsning. Det har föreslagits en ny (kontroversiell) metod att tillverka defektfria nanoband på kanten av tunna steg, som mönstrats på SiC-ytan innan ett lager Si kokas bort. Vi har indikationer på att framställningstrick kan ge band med energigap, vilket vore ett mycket stort steg framåt. Grafen är kompatibel med organiska material och ger utmärkta elektroder för polymera strukturer. Vi kombinerar de två materialen till komponenter som bl.a. kan användas som gas och biokompatibla sensorer. Vi är två universitetsgrupper och ett litet företag med kompletterande kompetenser. YungWoo Park vid Koreas främsta universitet deltog redan som student i det arbete, som gav Nobelpris för ledande polymerer. Hans laboratorium framställer, processar och karakteriserar låg-dimensionella polymerstrukturer. Graphensic AB vidareutvecklar den teknologi som tagits fram i Linköping för epitaxiell grafen från SiC. Sergey Kubatkin på Chalmers har visat att dessa grafenskikt är närmast perfekta över stora ytor (skivor av SiC) och har mönstrat dem till strukturer, som visar kvantiserad Hall-effekt. Tillsammans med Englands metrologiska institut, NPL, har den första (och enda) ”riktiga” elektroniktillämpningen av grafen demonstrerats – en resistansnormal, som tar över precisionsmätningar och som ger inträde till kompetenta samarbetspartners. Genom EUs flaggskepp Grafen fås också ett viktigt kontaktnät. Park utnyttjar ofta det amerikanska magnetlaboratoriet för höga fält och leder planerna på ett nationellt koreanskt center. Unik nanofabrikation vid MC2 kan användas. Graphensic installerar reaktor i det rena rummet. Grupperna har tillgång till ett batteri av avancerade instrument för karakterisering och experiment. Samarbetet omfattar syntes av epi-grafen på skivnivå, nanoband av grafen, kompletterande CVD (tillväxt, karakterisering, mönstring), fälteffekttransistorer, dispersion av polymera trådar på mönstrad grafen, hybrider och sensorer. Lyckade resultat breddar Graphensics produktområde från specialiserade normaler till en mängd (gas-biokompatibla, opto-etc) sensorer.