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大规模生产用于电子产品的石墨烯纳米带的有希望的步骤

发布时间:2019-01-31 10:13:10 来源:

呈几十纳米宽的带状二维石墨烯片具有独特的性质,这些特性在未来的电子产品中非常有用。研究人员现在首次对在同一晶圆上以两种可能配置生长的纳米带进行了全面表征,并明确了提高生产规模的途径。

纳米带形式的石墨烯显示出所谓的弹道输运,这意味着当电流流过时,材料不会升温。这为高速,低功耗纳米电子学开辟了一条有趣的道路。纳米带形式还可以使石墨烯表现得更像半导体,半导体是晶体管和二极管中发现的材料类型。石墨烯纳米带的性质与带边缘的精确结构密切相关。此外,石墨烯结构的对称性使得边缘采用两种不同的配置,所谓的之字形和扶手椅,取决于带的长的相应短边的方向。

纳米带在控制良好的条件下生长在由碳化硅制成的模板上,并由MAX IV实验室,TechnicheUniversitätChemnitz,LeibnizUniversitätHannover和林雪平大学的研究团队进行了充分的表征。该模板具有在两个不同的晶体学方向上运行的脊,以使扶手椅和锯齿形的石墨烯纳米带形成。结果是高质量石墨烯纳米带的可预测的生长,其具有超过毫米级的均匀性和良好控制的边缘结构。

其中一项新发现是研究人员能够在大部分纳米带中显示弹道传输。其中一位作者Alexei Zakharov表示,这可能是由于开姆尼茨小组在100纳米长度范围内进行的极具挑战性的四探针实验。

电特性还表明,在所谓的带式扶手椅配置中,电阻高出许多倍,与所获得的较低阻力的锯齿形状相反。这暗示了扶手椅纳米带中可能的带隙开口,使其成为半导体。用于制备用于纳米带生长的模板的方法易于扩展。这意味着它可以很好地开发大规模生产石墨烯纳米带,使其成为电子工业未来材料的良好候选者。

到目前为止,我们一直在研究30-40纳米宽的纳米带。制造10纳米或更小的纳米带具有挑战性,但它们具有非常有趣的电性能,并且有计划这样做。Zakharov说,我们也将在MAXPEEM光束线上研究它们。

在MAXPEEM光束线上进行的测量是通过不需要X射线的技术完成的。光束线今年春天将进入调试阶段,今年将迎来用户欢迎。

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