1 / 40

ELECTROMAGNETISMO y ESTADO SÓLIDO II

ELECTROMAGNETISMO y ESTADO SÓLIDO II. EL GRAFENO, SUCESOR DEL SILICIO. Alumno: Gastón Caino. Profesores: Enrique Cingolani , Carlos Valhonrat. EL GRAFENO, SUCESOR DEL SILICIO. ¿QUE ES EL GRAFENO? ¿QUÉ LO HACE IMPORTANTE? ESTADO DEL ARTE.

alida
Download Presentation

ELECTROMAGNETISMO y ESTADO SÓLIDO II

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ELECTROMAGNETISMO y ESTADO SÓLIDO II EL GRAFENO, SUCESOR DEL SILICIO Alumno: Gastón Caino Profesores: Enrique Cingolani, Carlos Valhonrat

  2. EL GRAFENO, SUCESOR DEL SILICIO • ¿QUE ES EL GRAFENO? • ¿QUÉ LO HACE IMPORTANTE? • ESTADO DEL ARTE EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  3. ¿QUE ES EL GRAFENO? Es una alotropía del carbono. El carbono es un elemento químico de número atómico 6. Forma el 0,2 % de la corteza terrestre. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  4. ¿QUE ES EL GRAFENO? El carbono se presenta como: Hulla, Coque Grafito Diamante Lonsdaleita EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  5. ¿QUE ES EL GRAFENO? El carbono se presenta como: Nanotubo Grafeno Fullereno EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  6. ¿QUE ES EL GRAFENO? Su enlace químico y su estructura se describieron durante la década de 1930, la estructura de bandas electrónicas fue calculada por primera vez por Philip Russell Wallace en 1949. En el 2004 fue aislado por primera vez , en la Universidad de Mánchester Philip Russell Wallace EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  7. ¿QUE ES EL GRAFENO? Andréy Gueim Y Konstantín Novosiolov Premio Nobel de Física de 2010 por sus revolucionarios descubrimientos sobre el grafeno. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  8. ¿QUE ES EL GRAFENO? Despegando del grafito repetidamente capas con la cinta adhesiva obtuvieron láminas de grafeno. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  9. ¿QUÉ LO HACE IMPORTANTE? Propiedades: • Autoenfriamiento. • Alta conductividad térmica y eléctrica. • Alta elasticidad y dureza. • Resistencia (200 veces mayor que la del acero). • Soporta la radiación ionizante. • Es muy ligero, como la fibra de carbono. • Menor efecto Joule; se calienta menos al conducir los electrones. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  10. ¿QUÉ LO HACE IMPORTANTE? Propiedades: • Consume menos electricidad que el silicio. • Los electrones se comportan como cuasipartículas sin masa. Son los llamados fermiones de Dirac. • Se mueven a una velocidad constante independientemente de su energía , en este caso a unos 106 m/s. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  11. ¿QUÉ LO HACE IMPORTANTE? Propiedades: • Es casi transparente. • Muy denso, ni siquiera el átomo de helio, puede atravesarlo. • Reacciona químicamente, cambiando sus propiedades. • Tiene una alta movilidad de portadores. • Tiene un bajo nivel de ruido. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  12. ¿QUE ES EL GRAFENO? Propiedades: • El grafeno presenta un efecto llamado efecto Hall cuántico, por el cual la conductividad perpendicular a la corriente toma valores discretos, o cuantizados. • Eso implica que la conductividad del grafeno nunca puede ser cero (su valor mínimo depende de la constante de Planck y la carga del electrón). EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  13. ¿QUE ES EL GRAFENO? Uno de los problemas de los FET de grafeno era la ausencia de un band gap, conduce incluso si el voltaje en la puerta es cero. Esta brecha de banda se puede crear poniendo dos láminas de grafeno y aplicando un campo eléctrico. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  14. ¿QUÉ LO HACE IMPORTANTE? La banda de valencia y de conducción son, en efecto cónica en un punto, sin espacio de banda. La introducción de un campo eléctrico perpendicular a las capas crea un espacio de banda. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  15. ESTADO DEL ARTE El grafeno tiene el potencial para hacer transistores que sean capaces de funcionar a velocidades de los Terahertz EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  16. ESTADO DEL ARTE Diodo de grafeno El Department of Electrical Engineering, University of Southern California, fabricóeste diodo Schottky hecho con el depósito de grafeno en la parte superior de los sustratos de silicio (abril 2011). EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  17. ESTADO DEL ARTE Tomás Palacios M.I.T. Transistor de efecto de campo de grafeno (el transistor G-FET o  GrapheneField-Effect Transistor) EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  18. ESTADO DEL ARTE El profesor XiangfengDuan (UCLA) ha logrado desarrollar un transistor de grafeno con una frecuencia de hasta 300 GHz, superiores a los logrados por el arseniuro de galio o el fosfuro de indio hasta ahora. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  19. ESTADO DEL ARTE Investigadores del estado de Penn desarrollaron grafeno en obleas de 100 milímetros Usaron sublimación térmica de silicona que elimina el silicio a partir de obleas de carburo de silicio. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  20. ESTADO DEL ARTE • ¿Cómo se obtiene grafeno dopado? • Al calentar el grafeno en una atmósfera con amoniaco, el nitrógeno se pega al borde del grafeno convirtiéndolo en un dador de electrones (tipo n). • A temperatura ambiente el grafeno adsorbe moléculas receptoras de electrones (tipo p). EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  21. ESTADO DEL ARTE . EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  22. ESTADO DEL ARTE “Aplicando calor (130°C) en áreas concretas del óxido de grafeno hemos construido nanocables con dimensiones hasta 12 nanómetros, incluso podemos hacerlo cuatro veces más conductor. ", Elisa Riedo, profesora en la Escuela de Física en el Instituto de Tecnología de Georgia EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  23. ESTADO DEL ARTE El primer circuito integrado de grafeno IBM fabricó el primer circuito integrado con transistores de grafeno que funciona a 10 giga hertzios y hasta 125 ºC . EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  24. ESTADO DEL ARTE El circuito integrado de IBM EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  25. ESTADO DEL ARTE Universidad de Berkeley Modulador óptico de grafeno. Una capa se coloca en la parte superior de una guía de onda de silicio (azul). Las señales eléctricas se envían desde el lado del grafeno para alterar la cantidad de fotones que absorbe el grafeno EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  26. ESTADO DEL ARTE Una compuerta lógica CNTFET de IBM EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  27. ESTADO DEL ARTE Longitud del CNT =18nm Diámetro del CNT =1nm Circuito Integrado con 12 CNTFETs (oscilador de anillo)de IBM EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  28. ESTADO DEL ARTE RodneyRuoff de la Universidad de Texas, hizo crecer cuadrados de grafeno, de 1 cm, sobre láminas de cobre. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  29. ESTADO DEL ARTE Jong-HyunAhn y ByungHee Hong de la Universidad Sungkyunkwan, Corea del sur, depositaron grafeno sobre grandes láminas de cobre, añadieron un adhesivo sobre el grafeno y disolvieron el cobre. Al despegar el adhesivo obtuvieron una gran monocapa de grafeno. ByungHee Hong EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  30. ESTADO DEL ARTE polyethyleneterephthalate (PET) La película permite el paso del 90% de la luz EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  31. ESTADO DEL ARTE La primera pantalla touch de grafeno. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  32. ESTADO DEL ARTE Samsung, junto a la Universidad Sungkyunkwan, sacará el año que viene las primeras pantallas enrollables, táctiles con circuitos de grafeno EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  33. ESTADO DEL ARTE Investigadores de la Universidad Northern Illinois (NIU) produjeron altos rendimientos de grafeno por la quema de magnesio metálico puro en hielo seco. Este método es simple, verde y rentable. AmartyaChakrabarti EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  34. ESTADO DEL ARTE Desenrollando nanotubos. Método de Jiao Método de Kosynkin EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  35. ESTADO DEL ARTE Simulaciones por ordenador muestran un nuevo tipo de grafeno semiconductor con una estructura de octógonos, hexágonos y pentágonos EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  36. ESTADO DEL ARTE Grafeno en Argentina En nuestro país el investigador Luis Foa Torres (32) Dr. en Física, investigador adjunto del  Instituto de Física Enrique Gaviola (CONICET) y profesor adjunto de la  FaMAF, en  la Universidad Nacional de Córdoba, nos dice “Nuestro trabajo se centra principalmente en el estudio de las propiedades eléctricas de materiales nanoestructurados, notablemente materiales basados en carbono como los nanotubos de carbono y el grafeno. Mis experiencias con estos materiales se remontan al 2005 cuando trabajaba para la Comisión de Energía Atómica de Grenoble (Francia), luego en Dresden (Alemania) y posteriormente aquí en Córdoba, donde desde el 2009 trabajo junto a un pequeño equipo de investigadores”. EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  37. Bibliografía http://www.graphene-info.com/niu-scientists-use-dry-ice-simply-produce-graphene Xinran Wang et al. “N-Doping of GrapheneThroughElectrothermalReactionswithAmmonia,” Science, 324: 768-771, 8 May 2009 David J. Appelhans, ZhibinLin, Mark T. Lusk, “A SemiconductingGrapheneAllotrope,” ArXiv, 19 Mar 2010. http://electronicadeestadossolidos.blogspot.com/2010/06/un-paso-mas-en-el-camino-del-silicio-al.html http://news.cnet.com/Moore-says-nanoelectronics-face-tough-challenges/2100-1006_3-5607422.html “Condensed-matter physics: Dirac electrons broken to pieces,” News & Views, Nature 462: 170-171, 12 Nov. 2009, que se hace eco de los artículostécnicos de Xu Du, Ivan Skachko, Fabian Duerr, Adina Luican, Eva Y. Andrei, “Fractional quantum Hall effect and insulating phase of Dirac electrons in graphene,” Nature 462: 192-195, 12 Nov. 2009, y Kirill I. Bolotin, FereshteGhahari, Michael D. Shulman, Horst L. Stormer, Philip Kim, “Observation of the fractional quantum Hall effect in graphene,” Nature 462: 196-199, 12 Nov. 2009. Fengnian Xia*, Damon B. Farmer, Yu-ming Lin and PhaedonAvourisIBM Thomas J. Watson Research Center, Yorktown Heights, New York 10598 NanoLett., 2010, 10 (2), pp 715–718 http://www.revistainfotigre.com.ar/2011/05/09/moduladores-opticos-de-grafeno-podrian-conducir-a-comunicaciones-ultrarrapidas/ http://aprendeenlinea.udea.edu.co/revistas/index.php/materiales/article/viewFile/9172/8476 http://www.nature.com/nature/journal/v467/n7313/full/nature09405.html http://tecnomasciencia.com/nuevo-transistor-grafeno-alto-rendimiento Charge neutrality and band-gap tuning of epitaxial graphene on SiC by molecular doping. PhysicalReview B, 81, 235401 (2010) DOI: 10.1103/PhysRevB.81.235401 Nanoscale Tunable Reduction of Graphene Oxide for Graphene Electronics. Science, Vol. 328. no. 5984, pp. 1373 - 1376 DOI: 10.1126/science.1188119 http://www.sciencedaily.com/releases/2008/05/080528095936.htm http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/jm/c1jm11691f EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  38. Bibliografía “High-speedgraphenetransistorswith a self-alignednanowiregate,” Nature 467: 305–308, 16 September 2010 Sobre la pista del grafeno en Argentina: efectos electromecánicos en la nanoescala http://jeanmendez.blogspot.com/2010_05_01_archive.html http://www.marisolcollazos.es/noticias-informatica/?cat=14 http://www.neoteo.com/nomfet-un-transistor-que-imita-neuronas http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/2011/07/02/grafeno-y-agua/ http://www.vivalared.com/que-es-un-transistor http://www.granphnanotech.com/ http://www.graphenea.com/ http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=4137639 http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl104364c http://www.nature.com/nnano/journal/v5/n8/abs/nnano.2010.132.html#supplementary-information http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2010/June/20061001.asp http://www.technologyreview.com/computing/25633/?a=f F.J. García Sánchez Seminario en Nanoelectrónica y Diseño Avanzado , INAOE, Puebla, México, 12-14 Sept. 2007 EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

  39. GRACIAS POR SU ATENCIÓN EESII 2011 Alumno: Gastón Caino

More Related