Emissão de elétrons por efeito de campo em dispositivos de grafeno

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-11T19:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 disserta__o_de_mestrado___tiago_campolina_barbosa.pdf: 3014183 bytes, checksum: f7ab961fe5b8d50d037046fa19c77958 (MD5) Previous issue date: 9Desde que o grafeno foi isolado pela primeira vez em 2004 por meio da técnica de clivagem micromecânica de grafite, muitos grupos de pesquisa focaram seus trabalhos no estudo das propriedades deste material. O grafeno é um sistema estritamente bidimensional, muito resistente à tensão mecânica e que apresenta alta mobilidade de portadores de carga, efeito hall quântico anômalo observado até mesmo à temperatura ambiente e condutividade elétrica não nula mesmo quando a densidade de portadores de carga aproxima-se de zero.Devido à grande razão entre o comprimento e a espessura das bordas do grafeno e à sua excelente condutividade elétrica, espera-se que ele seja um ótimo emissor de elétrons por efeito de campo elétrico.Neste trabalho, utilizamos a clivagem micromecânica de grafite natural para obter flocos de grafeno de uma ou mais camadas depositados sobre substratos de Si/SiO2. Com esse material, fabricamos dispositivos por meio de litografia óptica em uma arquiteturaespecífica para medidas de emissão por campo. Foram tentados diferentes métodos de fabricação e os resultados foram avaliados. Os dispositivos foram colocados em uma câmara de vácuo e medimos a corrente elétrica de emissão do grafeno em função da tensão elétricaaplicada. Os resultados experimentais foram ajustados de acordo com a teoria de Fowler-Nordheim e comparados com os poucos trabalhos descritos na literatura.Since graphene was first isolated in 2004 by the micromechanical exfoliation of graphite, many research groups focused their works in studying the properties of this material. Graphene is a strictly bidimensional system very resilient to mechanical tension which presents high charge carriers mobilities, anomalous quantum hall effect observed even at room temperature and non vanishing conductivity even when the density of charge carriers approaches zero. Due to its high edge aspect ratio and to its excellent electrical conductivity, it is expected that graphene will be a wonderful field-emission device. In this work, we use the standard micromechanical exfoliation method of naturalgraphite to obtain single-layer graphene flakes over Si/SiO2 substrates. Graphene devices were fabricated by photolithography specifically for field emission measurements. We tried several fabrication methods and the results were evaluated. The devices were loaded in a vacuum chamber and I(V) curves were measured between the contacted graphene and a metallic anode. Our experimental results were fitted according to the Fowler-Nordheim theory and compared with the few recent works described in the literature