Leitfähigkeit von Graphen wird molekular modifiziert
Forschungsarbeiten zum Wundermaterial Graphen führten im Jahr 2010 zu einem Nobelpreis für Physik. Seine einzigartige Festigkeit, Flexibilität und elektrische Leitfähigkeit bieten ein enormes Potenzial für die Anwendung in miniaturisierten Transistoren. Will man dieses Potenzial erschließen, muss jedoch die Bandlücke technisch beeinflusst werden, um die Eigenschaften zu steuern und zu bestimmen, wie die beweglichen Ladungsträger erzeugt werden. Graphen besitzt im Gegensatz zu Halbleitern keine Bandlücke. Die Wissenschaftler untersuchten die Möglichkeiten der Modifikation von Graphenschichten mit verschiedenen Atomen oder Molekülen, um die Bandlücke zu verändern und die Halbleitereigenschaften zu steuern, wobei sie auf die EU-Finanzmittel des Projekts "Bandgap engineering of graphene by molecular self-assembly" (BENGRAS) zurückgreifen konnten. Das Team konzipierte und baute sein eigenes Raman-Mikroskop, um die spektroskopischen (energetischen) Eigenschaften des modifizierten Graphen zu studieren. Dieses wurde in Kombination mit konventioneller Rasterkraftmikroskopie eingesetzt, wodurch die Forscher in der Lage waren, die Raman-Spektren einzelner Graphen-Nanobänder mit deren Morphologien zu korrelieren. Man dotiert oft ein Material mit einem anderen, um die elektrischen Eigenschaften zu verändern, und so erforschten die Wissenschaftler die Adsorption eines bekannten Elektronendonatormoleküls (n-Dotierstoff). Vorläufige Resultate deuten auf einen Dotiereffekt des Moleküls auf Graphenschichten hin. Nanostrukturierte Halbleitermaterialien könnten Felder wie die Biomedizin und die Optoelektronik sowie ziemlich alles, was es dazwischen noch so gibt, regelrecht revolutionieren. BENGRAS konnte wichtige Methoden zur Modifizierung der Oberflächenstruktur und somit der elektrischen Eigenschaften von Graphen bereitstellen. Mit den zusätzlichen Messtechniken zur Korrelation von Morphologie und Leitfähigkeit hat das Team einen wichtigen Beitrag dazu geleistet, dass die EU dieses neuartige Material in Form von echten Innovationen ausnutzen können wird, von denen die Wirtschaft und die Öffentlichkeit im Allgemeinen profitieren werden.
