Влияние морфологии структуры графен/SiC на адсорбционные свойства поверхности графена

Настоящая работа направлена на исследование влияния различных параметров структур графен/SiC на адсорбционные свойства верхнего графенового слоя. К данным параметрам относятся: морфология поверхности структур графен/SiC, структурное совершенство и толщина пленки графена, а также структура буферного слоя между подложкой SiC и графеном. Структуры графен/SiC будут выращены методом сублимации поверхности монокристаллического SiC. Структурное совершенство пленок будет исследовано методами рамановской спектроскопии (КРС) и атомно-силовой микроскопии (АСМ). Планируется разработка теоретической модели адcорбции многоатомных органических молекул на эпитаксиальном графене, сформированном на широкозонном полупроводнике, и аналитических схем определения его электронного спектра и электропроводности. Предполагается выяснить влияние неоднородностей графена, вызванных структурными несовершенствами подложки, на его электронные и адсорбционные характеристики. Изменение морфологии поверхности структур графен/SiC, а также их однородность и кристаллическое совершенство, планируется за счет варьирования технологических параметров роста, а также за счет использования в ростовом процессе подложек с различным углом разориентации ростовой грани (0001). На основе структур графен/SiC с различными характеристиками будут изготовлены сенсоры, представляющие собой полоску графена на подложке SiC с двумя омическими контактами по краям. Формирование сенсоров будет происходить при помощи процесса фотолитографии. Структура сенсора позволяет исследовать адсорбционные свойства графена как с помощью структурных методов исследования (АСМ и КРС), так и с помощью электрических методов исследования. Совокупность различных методов исследования позволит в полном объеме исследовать адсорбционные свойства графена и сопоставить экспериментальные данные с разработанной теоретической моделью. В качестве адсорбата будут использоваться специальные растворы, содержащие биологические молекулы различной концентрации. Основным биологическим объектом исследования выбраны белки, играющие существенную роль в развитии болезни Альцгеймера. Как клиническая модель данная патология выбрана с учетом ее высокой медицинской и социальной значимости, определяемой как широким распространением в популяции человека, так и огромным негативным влиянием, оказываемым на качество жизни больных. При этом, в патогенезе болезни Альцгеймера одно из ключевых мест отводится β-амилоиду и τ-протеину. Исходя из этих позиций разработка высокоэффективного метода определения этих белков в биологических жидкостях и тканях определяет актуальность предлагаемых исследований. Сравнение чувствительности биосенсоров, изготовленных на основе структур графен/SiC с различными характеристиками, позволит выявить основные параметры, влияющие на адсорбционные свойства графена, получаемого методом сублимации. В заключении проекта будет сделан вывод о преимуществах определенных структурных параметров, позволяющих повысить эффективность адсорбции графеновых биосенсоров, что приводит к их более высокой чувствительности. Данные результаты в целом определяют научную новизну подаваемого проекта. В целом, работа служит заделом для перспективных разработок приборов электроники нового поколения.