石墨烯納米（mǐ）結構圖形化（huà）新技術

石墨烯納（nà）米結構圖形化新技術

由於（yú）獨特（tè）的物理性質，近年來石墨烯（xī）得到越來（lái）越（yuè）廣泛的關（guān）注。石墨烯納米結構是未來石墨烯（xī）電子電路的基本組成單元。多（duō）種石墨烯光電子學、自（zì）旋（xuán）電子學、力學或生物傳感等器件也離不（bú）開石墨烯納米結構的可控製（zhì）備。目前，石墨烯納米結構的製造方法主要分為兩大類：一是自下而上的直（zhí）接生長或分子組裝法（fǎ）；另一（yī）種是自上而下加工（gōng）法。自上而下加工是未來可控、可擴大化製備石墨烯納米結構的方（fāng）法，也是目前此（cǐ）領（lǐng）域（yù）內研究（jiū）的重（chóng）點。目前，已經發展了多（duō）種自上而下加工和剪裁（cái）大麵積石墨烯納米結構的方法。然而，一種簡單有效、可控、可批量加工的（de）石（shí）墨烯納米結（jié）構圖形化技（jì）術仍然是此研究（jiū）領域一個具有挑戰性的課題。
　　中科院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）張廣宇研究組一直把石墨烯納米結（jié）構的可控（kòng）加工及其輸運性質的研究作為一個重要（yào）方向。在（zài）前期的研究工作中，他（tā）們發現（xiàn）一種石墨烯麵內各向異性刻蝕效應【Advanced Materials 22, 4014, (2010)】；並以此為基礎（chǔ），實現（xiàn）了鋸齒形（xíng）邊緣石墨烯（xī）納米（mǐ）結構的精確加工和剪裁（cái）【Advanced Materials 23，3061 (2011)】；進而研（yán）究了鋸齒形邊緣石墨烯納米帶的電（diàn）聲子（zǐ）耦（ǒu）合效應【Nano letters 11, 4083 (2011)】。

　　最近，該研究組（zǔ）博士生謝貴柏等在以往（wǎng）工作基礎上，發展了一種可控、簡便、高效的（de）石墨烯納米結構圖（tú）形化新技術石墨烯邊緣印刷術。此技術結合原子層沉積氧化物在石墨烯邊緣上的選擇性沉積的特點，利用沉積（jī）的氧化物納米帶作為掩模，通過反應離子刻蝕加工製備石墨烯納米結構。通過控製原子層沉積調控納米結構的尺寸，可以實現線寬（kuān）小於5納米的石墨烯納米結構的加工；結（jié）合各向異性刻（kè）蝕的方法，可以（yǐ）實現多種具有（yǒu）可控線寬的準（zhǔn）一維石墨烯（xī）納米結構，如納（nà）米線、納米環等的批量加工。同時，這種選擇性沉積的氧化物納米帶可（kě）以（yǐ）作為頂柵器件的介電（diàn）層，這是石墨烯邊緣加工方法的又一（yī）優（yōu）勢。相關研究論（lùn）文Graphene Edge Lithography發表在近（jìn）期的《納米快（kuài）報》【Nano letters 12, 4642 (2012)】上。

　　這項工作得到了國家自然科學基金委、科技（jì）部重大研究計劃、以及中科院“百人計劃”的（de）支持。

　　論文鏈接

　　圖1. 石墨烯邊緣印刷術的工藝流程圖。包括在石墨烯邊緣上的（de）選擇性原子層沉積氧（yǎng）化物、反應離子刻蝕去（qù）除暴露的石（shí）墨烯以及濕法（fǎ）刻蝕去除沉積（jī）的氧化鋁/氧化鉿。

　　圖2. 采用石墨烯（xī）邊緣印（yìn）刷術（shù）加工的納米帶、納米環等結（jié）構。在c中，納（nà）米帶的寬度為~15nm，相（xiàng）鄰納米帶間隔約為（wéi）~35nm。

　圖3. 利用自然解理的石墨烯邊緣加工出（chū）的石墨烯納米帶頂柵器件電學（xué）特（tè）性。室溫電輸運（yùn）測量的（de）結果顯示（shì），頂柵的跨導是底柵跨導（dǎo）的14倍，實現了頂柵對漏（lòu）極（jí）電流更好的控製

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