Da una collaborazione tra gli scienziati del Brookhaven National Laboratory, della Stony Brook University e del Colleges of Nanoscale Science and Engineering presso il SUNY Polytechnic Institute nasce un nuovo

metodo che permette di realizzare strati di grafene adeguatamente drogati per la realizzazione di transistor, grazie al semplice impiego di un supporto vetroso.

Negli ultimi anni il mondo della ricerca ha saputo sviluppare processi economici e scalabili per la realizzazione di dispositivi microelettronici e optoelettronici basati sul grafene, il foglio di carbonio da un atomo di spessore e caratterizzato da elevata mobilit elettronica. L’elevata conduttivit e la trasparenza rendono inoltre il grafene un candidato ideale come elettrodo conduttivo in tutte quelle applicazioni dove sono necessari, appunto, elementi trasparenti. E’ il caso, per esempio, delle celle solari, degli OLED e in genere dei pannelli per schermi e touchscreen.

Gli scienziati hanno depositato uno strato di grafene su uno strato di vetro sodico-calcico – il vetro comune, delle stesse caratteristiche del vetro usato per finestre e bottiglie – e scoperto che il sodio presente nel vetro pu fungere da drogante per il grafene. L’effetto permane in maniera significativa nel grafiene, anche se esposto all’aria per diverse settimane. Il sodio contenuto nel vetro crea un’elevata densit elettronica nel grafene, una caratteristica essenziale e sempre difficoltosa da ottenere.

L’obiettivo iniziale degli scienziati riguardava l’ottimizzazione di una cella solare che contiene grafene su un semiconduttore di diseleniuro di rame-indio-gallio (CIGS) che a sua volta stato collocato su un substrato di vetro sodico-calcico industriale. Sono stati condotti quindi alcuni test preliminari sul sistema per stabilire un punto di riferimento con cui confrontare gli effetti del drogaggio che sarebbe stato applicato in seguito. Ma gi questi test hanno mostrato qualcosa di inatteso: il grafene risultava gi adeguatamente drogato senza l’introduzione di nessun altro elemento o sostanza.

In seguito il team ha scoperto che gli atomi di sodio andavano a drogare il grafene formando una situazione molto favorevole per la realizzazione di transistor, dove la differenza nella densit delle lacune fondamentale per l’azione del transistor stesso. Individuare il meccanismo con cui il sodio agisce come drogante ha richiesto una difficile indagine sul sistema e sulle sue prestazioni a differenti condizioni, tra cui la realizzazione del dispositivo e la misurazione della forza drogante con una vasta gamma di substrati, con e senza sodio.

Gli scienziati hanno ora la necessit di osservare in maniera pi approfondita i meccanismi del drogaggio e studiare con pi attenzione la robustezza del materiale alle normali condizioni di operativit che possibile trovare nel mondo reale. I risultati iniziali suggeriscono comunque che il metodo del vetro-grafene offre una maggior resistenza alla degradazione rispetto ad altre tecniche di drogaggio.