中科大制備出石墨烯晶體管

中科大制備出石墨烯晶體管

近日，中科大合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在分子尺度量子調(diào)控研究取得新進(jìn)展，研究人員成功實(shí)現(xiàn)在單層氧化石墨烯上直接繪制納米晶體管器件，制備出最小寬度僅20納米的還原石墨烯條帶，這一寬度是直徑0.05毫米頭發(fā)絲的1/2500。研究成果11月13日發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。
　　納米技術(shù)被譽(yù)為當(dāng)今可能影響未來(lái)社會(huì)的三大重要科技之一，單層石墨烯是只有一個(gè)單原子層厚度的石墨，它比目前常用的金屬導(dǎo)體具有更好的導(dǎo)電性、散熱性，同時(shí)也是迄今為止世界上最薄最輕、強(qiáng)度最大的材料，有望在微電子領(lǐng)域替代硅成為制造超精細(xì)晶體管的理想材料。如何在單層石墨烯上直接裁剪或制備出各種納米線路，是實(shí)現(xiàn)以碳為主要材料的集成電路夢(mèng)想的前提，也是石墨烯研究領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)的方向之一。

　　面對(duì)挑戰(zhàn)，中科大王曉平教授研究組與羅毅教授研究組緊密合作，提出一種新的設(shè)計(jì)思想，在絕緣的氧化石墨烯上通過(guò)局域的還原反應(yīng)，直接制備導(dǎo)電的納米線路并構(gòu)筑成晶體管及互聯(lián)電路。博士生張琨等人利用表面鍍鉑的原子力針尖的局域催化作用，制備出最小寬度僅20納米的還原石墨烯條帶，其電導(dǎo)率比氧化石墨烯提高了100萬(wàn)倍。通過(guò)理論計(jì)算，他們揭示了這種局域還原反應(yīng)的微觀機(jī)理。利用此方法，他們還成功演示了納米互聯(lián)電路和場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，晶體管的性能明顯優(yōu)于目前常用的導(dǎo)電聚合物和非晶硅場(chǎng)效應(yīng)管器件。

　　張琨表示，該技術(shù)可直接用來(lái)繪制納米電路，且具有線條寬度可控、制備條件低、兼容好等顯著優(yōu)點(diǎn)，有望推動(dòng)石墨烯納米器件、電路與集成的最終實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用