آیا «ژرمـانـن» جای «گـرافـن» را خواهد گرفت؟

ژرمانن ماده‌ای با ساختار مشابه گرافن است که در آن از اتم‌های ژرمانیوم استفاده شده‌است. این ماده دارای باندگپ بوده و مزیت‌هایی نسبت به گرافن دارد. اخیراً محققان موفق به رشد این ترکیب شده‌اند که می‌تواند مسیر استفاده از آن را در ساخت ادوات الکترونیکی هموار کند.

ژرمانن به لایه نازکی از جنس ژرمانیوم گفته می‌شود که دارای ساختار لانه زنبوری است. این ماده شباهت ساختاری زیادی با گرافن دارد.

اما تفاوت بسیار جدی میان ژرمانن و گرافن اختلاف بین باندگپ دو ماده است. باندگپ ویژگی‌ بسیار مهمی در الکترونیک نیمه‌هادی دارد. به وسیله باندگپ، الکترون‌ها می‌توانند میان سطوح انرژی جهش کنند. با این کار می‌توان عبور الکترون از میان یک ماده را کنترل و سوئیچ کرد.

گرافن از باندگپ بسیار کوچکی برخوردار است، به طوری که تنها در دماهای پایین می‌توان آن را اندازه‌گیری کرد. این در حالی است که ژرمانن از باند گپ بزرگتری برخوردار است.
تلاش‌های زیادی برای تولید ژرمانن صورت گرفته است تا این ماده را بتوان روی یک سطح رشد داد. نتایج یافته‌های محققان نشان می‌دهد که خواص جالب توجه ژرمانن در صورتی که این ماده روی سطح فلزی رشد کند، از بین می‌رود؛ برای مثال، ژرمانن دیگر یک رسانای خوب نخواهد بود. برای حل این مشکل، محققان دانشگاه تگزاس موفق به استفاده از دی‌سولفید مولیبدن به عنوان زیرلایه برای رشد ژرمانن شدند.
این گروه نشان دادند که در خلاء بسیار بالا می‌توان ژرمانن را روی این نیمه‌هادی رشد داد. ابتدا ژرمانن روی دی‌سولفید مولیبدن در جایی که نقص بلوری وجود دارد رشد می‌کند و سپس تمام سطح این نیمه‌هادی را می‌گیرد.

محققان این پروژه نشان دادند محصول بدست آمده از باندگپ لازم برخوردار است. در پروژه دیگری که در این دانشگاه انجام شده، محققان محاسبات مکانیک کوانتومی روی این فرآیند انجام دادند. آنها جهت رشد بلور را برای رسیدن به ساختار بهینه محصول نهایی مورد بررسی قرار دادند. این گروه نشان دادند که ساختار ساندویچی می‌تواند عملکرد ژرمانن را بهبود دهد.
این پروژه نشان داد که ژرمانن می‌تواند گزینه مناسبی برای استفاده در بخش اسپینترونیک باشد. همچنین از این ماده می‌توان در ساخت ادوات الکترونیکی استفاده کرد.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان, "Structural and Electronic Properties of Germanene on MoS2" در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است.
منبع : Could Germanene Overtake Graphene?

منبع: ستاد ویژه توسعه فناوری نانو