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Grafeno crescido sobre germânio revela seu potencial de aplicação em dispositivos optoeletrônicos avançados

segunda-feira, 4 de dezembro de 2023 10:45

O grafeno é um material que vem sendo bastante estudado devido às suas propriedades eletrônicas, ópticas e mecânicas. A incorporação de grafeno de alta qualidade a materiais semicondutores tradicionais, como por exemplo o germânio (Ge), possibilita uma nova evolução em diferentes áreas da tecnologia moderna, como a fabricação de dispositivos eletrônicos.

Dentre os processos de obtenção do grafeno, destaca-se a deposição química em fase vapor (CVD), no qual a escolha do substrato é crucial para a qualidade do grafeno produzido. Até o momento, o metal mais utilizado como substrato é o cobre, uma vez que apresenta baixa solubilidade de carbono. Todavia, nesse caso, após a síntese do filme de grafeno, faz-se necessária sua transferência para o substrato de interesse.

Neste novo trabalho, os autores, do Departamento de Física da PUC-Rio, incluindo o Prof. Fernando Lázaro Freire Júnior, que coordena o Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, obtiveram uma monocamada de grafeno crescida diretamente sobre germânio, cuja solubilidade de carbono também é relativamente baixa. Tal modificação, além de otimizar o processo de síntese, viabiliza sua escalabilidade.

As propriedades eletrônicas da interface entre o grafeno bidimensional e o germânio foram então investigadas. Os resultados mostraram que a monocamada de grafeno obtida sobre germânio é adequada para injeção de elétrons no semicondutor. Tal informação é útil para  aplicações optoeletrônicas, nas quais o grafeno pode atuar como eletrodo, e, principalmente dentro da tecnologia CMOS, que é amplamente usada na fabricação de circuitos integrados e se baseia no uso de semicondutores tridimensionais como o germânio.

O grafeno, com suas propriedades eletrônicas singulares associadas às do germânio, quando integrado a esses circuitos pode melhorar o desempenho e ainda permitir novas funcionalidades. Sendo assim, a compreensão das interações entre o grafeno e o substrato é fundamental para expandir e aprimorar a tecnologia atual.

Mais informações podem ser obtidas no artigo científico https://doi.org/10.3390/nano13152166.

Fonte: Gerência de Comunicação do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies