Ilmuwan Rusia Mengubah Graphene Menjadi Semikonduktor Unik
KALBARNEWS.CO.ID - Para
ilmuwan dari National Research Nuclear University MIFI memberikan kemungkinan
untuk menggunakan graphene sebagai semikonduktor dengan menggunakan ditellurida
molibdenum - zat dengan molekul yang mengandung satu atom molibdenum (plastik
lunak logam transisi mengkilap berwarna putih keperakan) dan dua atom telurium
(semimetal langka yang rapuh dengan warna serupa). Hasil penelitiannya
dipublikasikan di jurnal Diamond and Associated Materials.
Graphene adalah material dua dimensi yang paling umum dikenal,
berbentuk satu lapisan atom karbon yang membentuk kisi heksagonal. Graphene
memiliki banyak keunggulan dari sudut pandang nano-elektronik: mobilitas
elektron yang sangat tinggi, daya tahan tinggi, elastisitas dan konduktivitas
termal. Namun, graphene memiliki satu kekurangan serius yang menghambat
penggunaannya dalam elektronik: graphene tidak memiliki sifat semikonduktor
dalam keadaan standarnya.
Perbedaan yang paling penting antara konduktor dan semikonduktor adalah bahwa konduktor dan semikonduktor mempunyai apa yang disebut zona terlarang, yaitu celah pita energi, yang berarti kisaran nilai energi, yang tidak dapat ditempati oleh elektron dari zat kristal tertentu. Celah pita energi memisahkan nilai energi elektron kristal minimum dan maksimum.
Untuk membuat zona terlarang pada graphene, para ilmuwan biasanya menggunakan salah satu dari tiga pendekatan yang ada, yang masing-masing memiliki kekurangan tertentu.
Misalnya, modifikasi kimia (fluoridisasi atau hidrogenasi)
seringkali tidak dapat diubah: untuk menghilangkan gugus fungsi dari graphene
diperlukan suhu tinggi dan media agresif, dan hal tersebut merusak struktur
graphene. Deformasi mekanis atau pembentukan heterostruktur dua lapis (di
mana zona terlarang terbuka karena interaksi antar lapisan) berdampak kecil
pada zona terlarang.
“Menurut
penelitian kami sebelumnya, tegangan graphene 10% (ini hampir batasnya, setelah
itu bisa pecah) mengakibatkan terbukanya zona terlarang yang sangat sempit
tidak lebih dari 0,1 eV. Masalah yang sama juga muncul sehubungan dengan
heterostruktur: tidak mengherankan bahwa gaya gravitasi van der Waals yang
lemah di antara lapisan-lapisan tersebut berdampak secara tidak material pada
struktur elektron dan tidak dapat menyediakan zona terlarang yang luas” ,
National Research Nuclear University MIFI mengutip Prof. Konstantin Katin.
Untuk
mengatasi masalah terciptanya zona terlarang pada graphene, para peneliti dari
National Research Nuclear University MIFI menggabungkan dua pendekatan –
interaksi antara lapisan dan deformasi. Mereka mengamati banyak pasangan
“mitra” graphene dua dimensi dan mengidentifikasi solusi terbaik –
heterostruktur berdasarkan graphene dan ditelluride dari molibdenum (zat dengan
molekul yang mengandung satu atom molibdenum dan dua atom telurium, seperti
yang disebutkan di atas).
“Deformasi 8% membuka celah pita energi 0,8 eV pada graphene yang memungkinkan persaingan setara dengan semikonduktor klasik. Keuntungan utama graphene — tegangan — dapat diterapkan dan dihilangkan dengan mengubah graphene ke keadaan awal. Selain itu, dengan mendeformasi heterostruktur, lebarnya dapat disesuaikan dengan nilai yang diperlukan.
Tidak ada satu pun semikonduktor “standar” yang
memiliki sifat seperti itu!” , Universitas Riset Nuklir
Nasional MIFI mengutip Prof. Konstantin Katin.(Tim Liputan)
Editor : Aan
