Добавление кальция в составную структуру графеновой подложки создает сверхпроводник с высокой температурой перехода (Tc).
В новом исследовании команда под руководством Австралии впервые подтвердила, что на самом деле происходит с этими атомами кальция: к удивлению всех, кальций проходит под верхним листом графена и нижним «буферным» листом, «плавая» графен на поверхности. слой атомов кальция.
Сверхпроводящий графен с инжекцией кальция открывает большие перспективы для энергосберегающей электроники и прозрачной электроники.

ИЗУЧЕНИЕ ГРАФЕНА, ДОПОЛНЕННОГО КАЛЬЦИЕМ: ВЫБРОСЫВАНИЕ ПОДДЕЛОК
Свойства графена можно точно настроить путем введения другого материала (процесс, известный как «интеркаляция») либо под графен, либо между двумя листами графена.

Эта инъекция посторонних атомов или молекул изменяет электронные свойства графена либо за счет увеличения его проводимости, либо за счет уменьшения взаимодействия с подложкой, либо за счет того и другого.

Введение кальция в графит создает композитный материал (графит с интеркалированным кальцием, CaC6) с относительно «высокой» температурой сверхпроводящего перехода (Tc). В этом случае атомы кальция в конечном итоге находятся между листами графена.

Введение кальция в графен на подложке из карбида кремния также создает высокотемпературный сверхпроводник, и мы всегда думали, что знаем, куда идет кальций и в этом случае…
Графен на карбиде кремния имеет два слоя атомов углерода: один слой графена поверх другого «буферного слоя»: углеродный слой (графеноподобный по структуре), который образуется между графеном и подложкой из карбида кремния во время синтеза и является непроводящий из-за частичного приклеивания к поверхности подложки.
«Представьте, что карбид кремния похож на матрас с подогнанным листом (буферный слой, прикрепленный к нему) и плоским листом (графен)», – объясняет ведущий автор Джимми Котсакидис.

Традиционно считалось, что кальций должен вводиться между двумя углеродными слоями (между двумя листами), подобно инъекции между слоями графена в графите. К удивлению, команда под руководством Университета Монаша обнаружила, что при инъекции конечное место назначения атомов кальция вместо этого находится между буферным слоем и лежащей под ним подложкой из карбида кремния (между подогнанной простыней и матрасом)!).
«Для нас было большим сюрпризом, когда мы поняли, что кальций связывается с кремниевой поверхностью подложки, и это действительно шло вразрез с тем, что, как мы думали, произойдет», – объясняет Коцакидис.

После инъекции кальций разрывает связи между буферным слоем и поверхностью подложки, заставляя буферный слой «плавать» над подложкой, создавая новую квази-автономную двухслойную структуру графена (Ca-QFSBLG).
Этот результат был неожиданным, поскольку обширные предыдущие исследования не рассматривали интеркаляцию кальция под буферным слоем.

Таким образом, исследование разрешает давнюю путаницу и споры относительно положения интеркалированного кальция.