دیود گرافنی (Graphene Diode)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود گرافنی (Graphene Diode) :
دیود گرافنی (Graphene Diode) یک دیود است که از گرافن (Graphene) به عنوان ماده اصلی ساخته می شود. گرافن یک لایه تک اتمی از اتم های کربن با ساختار لانه زنبوری است که خواص الکترونیکی، مکانیکی و حرارتی فوق العاده ای دارد. با این حال، گرافن خالص گاف انرژی (Bandgap) صفر دارد و به همین دلیل به عنوان یک نیمه هادی با گاف صفر، نمی تواند به طور مستقیم مانند سیلیکون در دیودهای معمولی استفاده شود.
برای ایجاد یکسوسازی در گرافن، روش های مختلفی ابداع شده است:
ایجاد گاف انرژی: با تبدیل گرافن به نانونوار (Nanoribbon) یا اعمال کرنش (Strain)، می توان یک گاف انرژی کوچک در آن ایجاد کرد.
اتصال به مواد دیگر: اتصال گرافن به یک نیمه هادی دیگر (مانند سیلیکون یا MoS₂) می تواند یک پیوند ناهمگون (Heterojunction) با خاصیت یکسوسازی ایجاد کند (دیود شاتکی گرافن-سیلیکون).
اتصال نامتقارن: استفاده از الکترودهای فلزی متفاوت برای دو سر گرافن می تواند یک پیوند شاتکی نامتقارن ایجاد کند.
دوپینگ شیمیایی: دوپینگ گرافن در دو ناحیه متفاوت برای ایجاد ناحیه P و N.
مزایای بالقوه دیودهای گرافنی:
سرعت بسیار بالا (به دلیل تحرک الکترونی فوق العاده بالا).
شفافیت نوری (مناسب برای الکترونیک شفاف).
انعطاف پذیری مکانیکی.
قابلیت کار در فرکانس های بالا (تا تراهرتز).
پارامترهای مهم شامل فرکانس قطع، نسبت یکسوسازی، و جریان عبوری است.
کاربردهای بالقوه دیودهای گرافنی شامل الکترونیک پرسرعت، الکترونیک نوری (Optoelectronics) مانند آشکارسازهای نوری فوق سریع، و الکترونیک انعطاف پذیر است. دیود شاتکی گرافن-سیلیکون در سلول های خورشیدی و آشکارسازهای نوری نیز مورد تحقیق است.
چالش های اصلی شامل تولید گرافن با کیفیت بالا و یکنواخت در مقیاس وسیع، کنترل دقیق خواص آن، و یکپارچه سازی با فناوری های موجود (CMOS) است.
در نهایت، دیود گرافنی یک قطعه نوظهور با پتانسیل بسیار بالا برای کاربردهای نسل آینده الکترونیک است.
