با اقتباس از روشی برای ساخت گرافین، پژوهشگران یک ماده دوبعدی با ساختار لانه زنبوری تولید کرده اند که پیش بینی میشود ویژگی های مکانیکی، گرمایی و اپتیکی مطلوبی داشته باشد.

گرافین از یک تک لایه از اتم های کربنِ آرایش یافته در ساختار لانه زنبوری تشکیل شده و ویژگی­های مطلوبی از قبیلِ سختی مکانیکی زیاد، رسانندگی الکتریکی بالا و شفافیت بالا به نمایش می گذارد. نظریه پردازان پیش بینی می کنند که یک لایه دوبعدی از اتم های سیلیکون و کربن آرایش یافته در همان الگو، یعنی سیلیکون کربید ((SiC دوبعدی، نیز باید سختی مکانیکی بالایی داشته باشد. همچنین، سیلیکون کربید دوبعدی باید به آسانی فوتونها را جذب و تابش کند که یک ویژگی مورد تقاضا برای کاربردهای اپتوالکترونیکی است. اما، تجربی کارها کوشیده اند تا این ماده را تولید کنند. اکنون کریگ پُلی Craig Polley از دانشگاه لوند در سوئد و همکارانش نشان داده اند که می توانند فیلم های دوبعدی با مساحت بالا از سیلیکون کربید را با استفاده از یک روش مبتنی بر کندوپاش ((sputtering رشد دهند [1].

پُلی و همکاران، کار را با یک ورقه سیلیکون کربید به ضخامت 360 میکرومتر آغاز کردند. روی آن، یک فیلم به ضخامت کمتر از 3 نانومتر از ماده کربیدی دیگر – تانتالیوم کربید یا نیوبیوم کربید- را لایه نشانی کردند. ورقه پوشش یافته سپس در دمای 1700 درجه سلسیوس به مدت 10 دقیقه بازپخت شد.

در طول فرآیند بازپخت، گروه متوجه شد که اتم های سیلیکون و کربن از ورقه سیلیکون کربید به سطح سیستم کربیدی رفته و آرایش مجددی به شکل یک تک لایه از سیلیکون کربید لانه زنبوری به خود گرفتند. گروه، وجود این لایه دوبعدی را از طریق اندازه گیری های طیفی تایید کردند. سنجش های لایه نشان می دهد که در دماهایی تا 1200 درجه سلسیوس تحت شرایط خلا پایدار است.

در حال حاضر، سیلیکون کربید را نمی توان از ماده حجیم زیرین "آزاد" کرد زیرا قویا با زیر لایه تانتالیوم کربید یا نیوبیوم کربیدی که روی آن قرار گرفته برهم کنش دارد. گروه قصد دارد که چگونگی جداسازی سیلیکون کربید از زیر لایه اش را در آینده نزدیک مطالعه کند.

1. C. M. Polley et al., “Bottom-up growth of monolayer honeycomb SiC,” Phys. Rev. Lett. 130, 076203 (2023).

منبع:

How To Grow Silicon Carbide