Gelaagd halfgeleideroppervlak laat zien wat je aan het doen bent

Duitse onderzoekers hebben de halfgeleider galliumarsenide (GaAs) dusdanig bewerkt dat je onder een gewone lichtmicroscoop kunt zien of er een velletje grafeen op ligt, en vooral wáár. Dat makt het voor het eerst mogelijk om serieus onderzoek te doen naar de elektrische eigenschappen van deze combinatie, zo melden Franz-Josef Ahlers en collega’s (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig) in Applied Physics Letters.

Grafeen, oftewel grafiet met een dikte van één koolstofatoom, geldt als een van de grootste beloftes in de halfgeleiderwereld. Probleem is alleen dat de flinterdunne velletjes uiiterst lastig hanteerbaar zijn, en bovendien zo goed als transparant. Tot nu toe kon je ze alleen zichtbaar maken op een ondergrond van siliciumoxide, wat de mogelijkheden voor experimenten nogal beperkte.

De Duitsers hebben nu het idee gehad om het GaAs-oppervlak van tevoren zo te bewerken dat grafeen er een anti-reflecterende coating op vormt. Daartoe dampten ze om en om een aantal laagjes aluminiumarsenide (AlAs) en GaAs op. Deze materialen lijken optisch gezien zeer sterk op elkaar, maar de kristalstructuren verschillen nét voldoende om samen een soort interferentiefilter te vormen.

Vervolgens lieten ze er wat velletjes grafeen op vallen.

Vooraf hadden ze uitgerekend hoe de laagjes elkaar moesten afwisselen om het grafeen maximaal te laten opvallen. In de praktijk bleek dat inderdaad te kloppen. Het werkt niet bij elke golfengte, maar wanneer je een simpel groenfilter voor de lamp zet zie je de stukjes grafeen op het oppervlak letterlijk oplichten. Het is zelfs mogelijk om te zien of het echt een laagje van één atoom dik is, of twee of drie laagjes op elkaar.

Proefjes doen met het grafeen is het volgende programmapunt.

bron: PTB