Работа была опубликована в Nanomaterials.
В данной работе мы изучили поведение переключения напряжения у двухмерной композитной структуры, состоящей из биграфена и диамана (2D алмаз). Мы наблюдали локальное алмазообразование биграфена на подложке La3Ga5SiO14 под фокусированным электронным лучом. КР спектроскопия показала, что в облучённых областях плотность sp3-гибридизованного углерода выше. Характеристики напряжения-тока биграфена до и после переключения напряжения, вызванного электронным лучом, показали значительное повышение сопротивления при формировании структуры диамана.
Кроме того, мы изучали поведение переключения напряжения у наноструктуры, состоящей из двух слоев графена, диамана и двухслойного графена. Подключение напряжением от -1 до 1 В и обратно приводит к переключению напряжения от высокого сопротивления состояния к низкому сопротивлению и обратно. Это переключение напряжения связано с миграцией водорода и/или кислородных групп.
В теоретической части работы мы исследовали влияние электрического поля на связь функциональных групп с поверхностью и общую устойчивость диаманового слоя. Для этого мы смоделировали гетероструктуру из биграфена и диамана, где диамановый слой стабилизируется кислородом в виде пероксидных групп от подложки лангасита с одной стороны и водородом, высвобождённых из полимера PMMA, с другой стороны. Эта модель представляет собой диамановую наноленту, в двухслойном графене. Устойчивость диаманового слоя тесно связана с прочности связей C-O и C-H. Наличие функциональных групп на поверхности слоя способствует его устойчивости, а их отделение может привести к разрыву слоя. Наше моделирование показало, что при наложении достаточно сильного электрического поля на наноструктуру из двух слоев графена и диамана, происходит миграция кислородных групп. Этот процесс приводит к разрыву sp3 связей углерода и разрушению структуры диамана. Изменение конфигурации связей углерода и разрушение структуры диамана играют ключевую роль в этом процессе, позволяя системе проявлять уникальные электрические свойства и проходить реверсивные переходы между состояниями с высоким и низким сопротивлением.
Результаты этого исследования подчеркивают потенциал использования структур из биграфена и диамана для приложений требующих переключение напряжения. Возможность контроля проводящих свойств через напряжение открывает возможности для разработки новых устройств памяти на основе мемисторов с повышенной производительностью. Более того, исследования могут быть направлены на оптимизацию процесса изготовления и интеграцию этих структур в практические устройства для различных приложений, включая энергоэффективную реализацию искусственного интеллекта и вычислительных систем.
Comments