中科大製備出石墨烯晶體管
中科大製備出石(shí)墨烯晶體管
近日(rì),中科大合肥微尺度物質科學國(guó)家實驗室在分子尺度量子調控研究取得新進展,研究人員成功實現在單層氧化石墨烯上直接(jiē)繪製納米晶體管器件,製備出最(zuì)小寬度僅20納米的還原石墨烯條帶,這一寬度(dù)是直徑0.05毫米頭發絲的1/2500。研究成果11月13日發表在國際著名學術期刊《自然·通訊》上。
納米技術被譽為當(dāng)今可能影響未來社會的三大重要科技之一,單層石墨烯是隻有(yǒu)一個單原子(zǐ)層厚度的石墨,它(tā)比目前常用的金屬導體(tǐ)具(jù)有(yǒu)更好的導電性、散熱性(xìng),同時也是迄今為止(zhǐ)世界上最(zuì)薄最輕(qīng)、強度最大的材料(liào),有(yǒu)望在微電子領域替代(dài)矽成為製造超精(jīng)細(xì)晶體(tǐ)管的理(lǐ)想材料。如何在單層(céng)石墨烯上直(zhí)接裁剪或製備出各種納米線路,是實現以碳為主要材料的集(jí)成(chéng)電路夢想的前提,也是石墨烯研究領域最具挑(tiāo)戰的方向之一。
麵對挑戰,中科(kē)大王曉平教(jiāo)授研究組與羅(luó)毅教授研究組(zǔ)緊密合作(zuò),提出一種新的設計思想,在絕緣的氧化石墨(mò)烯上通過局域的還原反應,直接製備導電的納米線路並構築成晶體管及互聯電路。博士生張琨等人利用表麵鍍鉑的原(yuán)子力針尖的局域催化作用,製備出(chū)最小寬度僅20納米的還(hái)原石墨烯條帶,其電導率比氧化石(shí)墨烯提高了100萬倍。通過理論計算,他們揭示了這種局(jú)域(yù)還原反應(yīng)的微(wēi)觀機理。利用此方法,他們(men)還成功演示了納米互聯電路和場效應晶體管(guǎn)器件,晶體管的性能明顯(xiǎn)優於目前常用的(de)導電聚(jù)合物和非晶矽(guī)場效應管器件。
張琨表示,該技術可直接用來(lái)繪製納米電路,且具有線條寬度可控、製(zhì)備條件低、兼容好等顯著優點,有(yǒu)望推動石墨烯(xī)納米器件、電路與集成的最終實現和應用