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石墨烯和氮化硼的組成可能是新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵
信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2019-02-26 13:52:09 | 瀏覽量:935947
自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來,研究人員一直試圖利用這種材料來制造納米尺寸的電子產(chǎn)品。然而,由于石墨烯只有一個原子厚度,所有原子都暴露在大氣中,即使少量的瑕疵和雜質(zhì)也會阻礙其性能。目前, 研究人員通過屏蔽石墨烯和六角形氮化硼絕緣層來解決這一問題,六角形氮化硼是另…
石墨烯旗艦研究人員解決了使石墨烯納米電子有效的挑戰(zhàn)之一:將石墨烯切割成納米級尺寸而不破壞其電性能。這使得它們能夠?qū)崿F(xiàn)比先前針對類似結(jié)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的高出幾個數(shù)量級的電流。這項(xiàng)工作表明,未來電子產(chǎn)品所需的量子傳輸特性可以縮小到納米尺寸。
Graphene旗艦合作伙伴DTU的科學(xué)家,該論文的合著者PeterB?ggild解釋說,盡管“石墨烯是一種非常棒的材料,可以在制造新的納米級電子產(chǎn)品中發(fā)揮關(guān)鍵作用,但仍然極難控制其電氣特性。 “自2010年以來,DTU的研究人員試圖通過制作非常精細(xì)的孔圖案來改變石墨烯的電性能,從而創(chuàng)造出電力可以輕易流動的通道?!皠?chuàng)造納米結(jié)構(gòu)石墨烯變得非常困難,因?yàn)榧词购苄〉腻e誤也會消除我們設(shè)計(jì)的所有屬性,” B?ggild說。
目前,石墨烯旗艦合作伙伴DTU的科學(xué)家們?nèi)〉昧司薮筮M(jìn)步。Bjarke Jessen和Lene Gammelgaard用另一種2D材料(六方氮化硼)封裝了石墨烯,這與石墨烯非常相似,但是電絕緣。然后,他們使用納米光刻技術(shù),通過氮化硼保護(hù)層小心地在石墨烯中鉆孔納米孔。孔的直徑約為20nm,并且孔以12nm的距離彼此分開。這種非凡的精度有利于通過石墨烯傳輸電流,石墨烯是光刻的納米石墨烯的常用數(shù)量的100-1000倍。
“當(dāng)您使用石墨烯等材料制作圖案時,您需要這樣做才能改變其屬性。然而,我們多年來看到的是,當(dāng)我們在這種精細(xì)尺度上塑造石墨烯時,它不再像石墨烯一樣 - 存在太多的混亂,“ B?ggild解釋道?!霸S多科學(xué)家已經(jīng)放棄了石墨烯中的納米光刻技術(shù),但現(xiàn)在我們已經(jīng)找到了如何做到這一點(diǎn) - 你可以說詛咒被解除了,”他補(bǔ)充道。
我們已經(jīng)證明,我們可以控制石墨烯的能帶結(jié)構(gòu),納米電子的確定性設(shè)計(jì)是切合實(shí)際的。僅僅看電子學(xué),這意味著我們可以制造絕緣體,晶體管,導(dǎo)體甚至超導(dǎo)體,因?yàn)槲覀兊募{米光刻技術(shù)可以保留最近顯示出導(dǎo)致雙層石墨烯超導(dǎo)性的微妙層間物理。然而,它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了這一點(diǎn)。當(dāng)我們控制能帶結(jié)構(gòu)時,我們可以訪問所有石墨烯的屬性。換句話說,我們可以坐在電腦前,夢想其他應(yīng)用程序 - 然后去實(shí)驗(yàn)室讓它們發(fā)生。這里有許多實(shí)際挑戰(zhàn),但事實(shí)上我們可以定制石墨烯的電子特性,這是朝著創(chuàng)造尺寸極小的新電子產(chǎn)品邁出的一大步。
PeterB?ggild,研究共同作者兼科學(xué)家,DTU,Graphene旗艦店。
通過納米圖案控制石墨烯的電子特性為電子和光子器件的設(shè)計(jì)提供了額外的自由度,這是迄今為止無法獲得的。來自Graphene旗艦合作伙伴DTU及其同事的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一種獨(dú)特的石墨烯納米圖案化方法,而沒有看到圖案化引入缺陷的局限性。這是在實(shí)際器件中使用納米圖案誘導(dǎo)石墨烯的電子特性的關(guān)鍵使能步驟,并且基于這些結(jié)果我們期待特別是納米電子學(xué)和光子學(xué)的顯著進(jìn)步。
Daniel Neumaier,石墨烯旗艦電子和光子集成部門負(fù)責(zé)人。
Graphene旗艦的科技官員及其管理小組主席Andrea C. Ferrari補(bǔ)充說,“ 用石墨烯制作圖案以制作納米電子器件是首次嘗試將這種獨(dú)特材料用于器件的方法之一。然而,在最初的一系列出版物之后,產(chǎn)生的損害程度如此之大,以至于這一系列的研究幾乎完全被拋棄了。這里展示的工作展示了旗艦的長期性質(zhì)如何使科學(xué)家們能夠追求和解決甚至顯而易見的棘手問題。這將重新激發(fā)對石墨烯納米電子學(xué)的興趣,并可能導(dǎo)致各種有用的器件,這些器件先前受到缺陷的阻礙?!?br />
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