Transporte electrónico en cintas de grafeno

Résumé

Desde el descubrimiento del grafeno, en el año 2005, ha habido un creciente interés por entender sus propiedades electróonicas y se ha especulado sobre su posible utilidad en la nanoelectrónica. El grafeno es un material compuesto en su totalidad por átomos de carbono, como los nanotubos de carbono, los fulerenos, el grafito o el diamante entre otros. A diferencia de las otras formas en la que se puede organizar los átomos de carbono, el grafeno presenta una estructura cristalina plana de un átomo de espesor. Desde los primeros experimentos, donde se fabricaron transistores basados en grafeno, se observó que la conductividad nunca baja de cierto valor. Desde el punto de vista de la física fundamental, presenta muchas propiedades interesantes, como se irá exponiendo a lo largo de esta tesis. Se ha observado que sus electrones se comportan como fermiones de Dirac. Este comportamiento es muy diferente a lo observado en los electrones de otros materiales, como en el caso de los semiconductores. Esto es física nueva que no ha sido observada anteriormente en otros materiales a temperatura y presión ambiente. Por otro lado, se pueden fabricar cintas o ribbons de grafeno. En contraste con el grafeno bidimensional, las cintas de grafeno pueden ser semiconductoras. Se busca que un material tenga esta característica para utilizarlo en transistores. Esta propiedad nos hace plantearnos la posibilidad de que se abra la puerta a la nanoelectrónica basada en carbono, o en su defecto, como complemento a la nanoelectrónica basada en silicio. Experimentalmente es posible obtener cintas de grafeno por medio de diferentes métodos. Estos métodos abarcan desde la síntesis química hasta la obtención de cintas a partir de nanotubos de carbono. Estos avances, en la obtención de cintas de grafeno con diferentes anchuras y longitudes, permiten el control de sus propiedades electrónicas y son la motivación del presente trabajo. Es necesario entender las propiedades de las cintas para determinar su posible aplicación en la nanoelectrónica del siglo XXI.