CNR IMM

L’elettronica in grafene potrebbe funzionare molto più velocemente di quella in Si in virtù della sua struttura intrinseca. Aprire inoltre alla realizzazione di dispositivi inimmaginabili in silicio, quali dispositivi quantistici, memorie spintroniche, circuiti trasparenti per applicazioni fotovoltaiche e circuiti integrati in substrati tessili. Il grafene è come un foglio di esagoni, ai vertici atomi di carbonio, che si ripetono sul piano formando una struttura a nido d’ape dello spessore di un solo atomo. Il grafene presenta lunghezze di diffusione dei portatori molto elevate e moto balistico anche a temperatura ambiente, ne seguono mobilità fino a diversi ordini di grandezza maggiori che in Si. Con una bassissima produzione di calore che può garantire anche densità di corrente estremamente elevate, e grazie anche ad altre proprietà (elevata velocità di saturazione dei portatori, alta conducibilità termica) il grafene si presenta come un materiale estremamente avvincente per realizzare dispositivi elettronici dalle caratteristiche strabilianti (ad esempio senza dispersione di energia). Il grafene è stato isolato per la prima volta solo nel 2004 da A. Geim e K. Novoselov che hanno ottenuto già quest’anno il Nobel per la Fisica per la loro scoperta.
I ricercatori dell’IMM sono impegnati nello sviluppo dell’elettronica in grafene (sviluppo di metodologie per produrre materiale in fogli di grandi dimensioni e dispositivi innovativi) già dal 2005. Sono stati tra i primi a misurarne le proprietà localmente, mediante l’introduzione di nuove metodologie con risoluzione nanometrica. In particolare, mediante un microscopio a scansione capacitiva hanno misurato localmente la “quantum capacitance” e da questa ricavato le variazioni locali della lunghezza di diffusione e della mobilità dei portatori. Sono in grado quindi di ottenere mappe locali della densità locale degli stati, della lunghezza di diffusione e della mobilità. Tali misure hanno permesso di chiarire i meccanismi di trasporto di carica nel grafene su materiali diversi ed il contributo di vari difetti quali quelli da irraggiamento o di corrugamenti formatisi durante la crescita. Intanto gli studi proseguono all’interno di un progetto europeo coordinato da IMM “GRAPHIC-RF” nell’ambito del programma Eurographene finanziato dalla European Science Foundation. I ricercatori di IMM già oggi sono in grado di crescere e depositare grafene con vari metodi e su diversi substrati, persino intere fette di SiC, sono in grado di caratterizzarlo anche con le metodologie innovative sviluppate, ed hanno maturato la capacità di realizzarvi dispositivi elettronici.