НАНОСИСТЕМЫ

АКУСТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРАФЕНА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПАВ И ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

¹Инсепов З. А., ²Кононенко О. В., ²Рощупкин Д. В., ¹Тыныштыкбаев К. Б.

¹Назарбаев университет, http://www.nu.edu.kz
10000 Астана, Казахстан
ktynyshtykbayev@nu.edu.kz
²Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук, http://www.ipmt-hpm.ac.ru
142432 Москва, Черноголовка, Россия
dmitry.roshchupkin@iptm.ru

Поступила в редакцию 14.09.2015

Исследовано влияние ПАВ на электрические свойства несколько слойного (2-3 слоя) графена. Под воздействием ПАВ наблюдается возникновение в графене акустоэлектрического тока IAEC. Знак и величина индуцированного в графене IAEC обусловлен величиной и направлением электромагнитных полей, индуцированных ПАВ и внешним электрическим полем. При совпадении направления ПАВ и напряженности внешнего электрического поля происходит усиление процесса наведения акустоэлектрического тока, при противоположном направлении - торможение IAEC. По результатам измерения наведенного в графене акустоэлектрического тока (IAEC) под действием поверхностной акустической волны (ПАВ) установлен флуктуационный характер акустоэлектрического тока в области электронейтральности, при малых напряжениях внешнего смещения (Vbias), прикладываемого на графен. Флуктуационный характер IAEC проявляется во всех случаях измерения в зависимости от действия ПАВ и приложения внешнего электрического поля около точки электронейтральности. Хаотический флуктуационный потенциал графена в области электронейтральности усиливается действием ПАВ, что позволяет наблюдать в реальных условиях эксперимента при комнатной температуре на воздухе. Величина IAEC зависит от мощности ПАВ, при этом наблюдается параболическая зависимость наведенного IAEC от тока усиления мощности ПАВ (Isaw). Параболическая зависимость IAEC от Isaw объясняется характером релаксации акустических фононов пьезокристаллической подложки, которая является доминирующей в процессах электрон-фононного рассеяния в графене и наведения акустоэлектрического тока в нем. При больших величинах Vbias наблюдается строгая линейная зависимость IAEC от Vbias. Большие напряжения смещения Vbias внешнего электрического поля эффективно подавляют возникновение флуктуационного потенциала электронов и дырок. Возможность управлять с помощью ПАВ величиной и направлением индуцированного в графене IAEC имеет практическое значение.
Ключевые слова:графен, поверхностная акустическая волна, напряжение смещения, акустоэлектрический ток, ПАВ-прибор

PACS: 81.05.ue

Библиография – 14 ссылок

РЭНСИТ, 2015, 7(2):153-161 DOI: 10.17725/rensit.2015.07.153

ЛИТЕРАТУРА

Novoselov KS, Geim AK, Morozov SV, Jiang D, Zhang Y, Dubonos SV, Grigorieva IV, Firsov AA. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science, 2004, 306:666-669.
Морозов CВ, Новоселов КС, Гейм АК. Электронный транспорт в графене. УФН, 2008, 178 (7):776-780.
Miseikis V, Cunningham JE, Saeed K, O’Rorke R, Davies AG. Acoustically induced current flow in graphene. Appl. Phys. Lett., 2012, 100(133105):1-4.
Santos PV, Schumann T, Oliveira MH,Jr., Lopes JMJ, Riechert H. Acousto-electric transport in epitaxial monolayer graphene on SiC. Appl. Phys. Lett., 2013, 102(1221907):1-3.
Insepov Z, Emelin E, Kononenko O, Roshchupkin DV, Tynyshtykbayev KB, Baigarin KA. Surface acoustic wave amplification by direct current-voltage supplied to graphene film. Appl. Phys. Lett., 2015, 106(023505):1-5. doi: 10.1063/1.4906033
Матвеев ВН, Кононенко ОВ, Левашов ВИ, Волков ВТ, Капитанова ОО. Способ получения графеновой пленки. Патент РФ № 2500616, 2013.
Морозов СВ. Новые эффекты в графене с высокой подвижностью. УФН, 2012, 182(4):437-442.
Thalmeier P, Dora B, Ziegler K. Surface acoustic wave propagation in graphene. Phys. Rev. B, 2010, 81(041409 (R):1-4. arXiv:0909.0130.
Dmitry Roshchupkin, Luc Ortega, Ivo Zizak, Olga Plotitsyna, Viktor Matveev, Oleg Kononenko, Evgenii Emelin, Alexei Erko, Kurbangali Tynyshtykbayev, Dmitry Irzhak, Zinetula Insepov. Surface acoustic wave propagation in graphene film. JAP, 2015 in press.
Morozov SV, Novoselov KS, Katsnelson MI, Schedin F, Elias DC, Jaszczak JA, Geim AK. Giant Intrinsic Carrier Mobilities in Graphene and Bilayer. Phys.Rev.Lett., 2008, 100(016602).
Chen JH, Jang C, Xiao S, Ishigami M, Fuhrer MS. Intrinsic and Extrinsic Performance Limits of Graphene Devices on SiO2. Nature Nanotech., 2008, 3:206.
Das Sarma S, Adam Sh, Hwang EH, Rossi E. Electronic transport in two-dimensional graphene. Rev.Modern Phys., 2011, 83(2):407-470.
Zhang SH, Xu W, Peeters FM, Badalyan SM. Electron energy and temperature relaxation in graphene on a piezoelectric substrate. Phys. Rev. B, 2014, 89(1954090):1-6. arXiv:1312.638v2.
Лозовик ЮЕ, Меркулова СП, Соколик АА. Квантовые электронные явления в графене. УФН, 2008, 178(7):757-776.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/188/7(2)-153-161.pdf