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石墨烯納米晶體管研制取得進展

2018-01-16 10:14:33 作者：本網整理來源：科技部分享至：

據瑞士聯邦材料研究所（EMPA）消息，該所與德國馬普學會高分子研究所、美國加州大學伯克利分校合作開展的納米晶體管研制取得重要進展，使用石墨烯納米帶制成的核心結構大幅度提升了納米晶體管的性能和成品率，為納米半導體器件進入實用階段創造了條件。

石墨烯材料制成的石墨烯納米帶可展示優良的半導體性能，但其半導體特性與石墨烯納米帶邊緣的碳原子排列密切相關，如邊緣的碳原子呈鋸齒狀狀排列，顯示出的是金屬導體的性能，如呈有規則的“扶手椅”狀排列，則顯示出半導體性能，因此對其制備技術的要求非常嚴格。

據介紹，科研團隊開發出一種新的方法，通過將預先制備的碳分子材料在高真空環境中氣化，如拼圖一般逐步沉積在黃金材料的基底上，形成寬度為1納米、長度為50納米的石墨烯納米帶。這種石墨烯納米結構只能通過隧道掃描顯微鏡進行觀察，它具有精確有序的原子排列結構，寬度為9個碳原子，邊緣的碳原子呈整齊的“扶手椅”排列，因此具有足夠大而且非常精確的能量禁帶，展現優良的半導體性能，在導通狀態和截止狀態通過的電流強度差別足夠大。

科研人員將獲得的石墨烯納米帶結構植入納米晶體管，并用氧化鉿材料替代氧化硅材料作為介電層，使納米晶體管內部介電層厚度從50納米降低至1.5納米，使納米晶體管在導通狀態的導電性得到數量級的增長。同時石墨烯納米帶結構作為納米晶體管的核心在晶體管內部的排列上也有創新，不再是在晶體管基板上沿橫豎方向布置，而是精確地沿晶體管的溝道排列，大大增加了納米晶體管的成品率。

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責任編輯：殷鵬飛

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