中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗室的研究人員利用原子力針尖誘導的局域催化還原反應，實(shí)現了在單層氧化石墨烯上直接繪制納米晶體管器件。相關(guān)研究成果日前在線(xiàn)發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然—通訊》。
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體具有更好的導電性、散熱性，同時(shí)也是迄今為止世界上最薄、最輕、強度最大的材料，有望在微電子領(lǐng)域替代硅，成為制造超精細晶體管的理想材料。而如何在單層石墨烯上直接裁剪或制備出各種納米線(xiàn)路，被認為是石墨烯研究領(lǐng)域最具挑戰的方向之一。 為此，該實(shí)驗室分子尺度量子調控研究團隊的王曉平教授研究組和羅毅教授研究組緊密合作，提出一種新的設計思想，即在絕緣的氧化石墨烯上通過(guò)局域的還原反應，直接制備導電的納米線(xiàn)路并構筑成晶體管及互聯(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，在氫氣的環(huán)境下，將氧化石墨烯加熱到攝氏100度左右，制備出最小寬度僅20納米的還原石墨烯條帶，其電導率超過(guò)104每米西門(mén)子，比氧化石墨烯提高了100萬(wàn)倍。 通過(guò)理論計算，他們揭示了這種局域還原反應的微觀(guān)機理。利用此方法，他們還成功演示了納米互聯(lián)電路和場(chǎng)效應晶體管器件，其晶體管的性能明顯優(yōu)于目前常用的導電聚合物和非晶硅場(chǎng)效應管器件。 張琨表示，該技術(shù)可以用來(lái)直接繪制納米電路，電路的線(xiàn)條寬度可控、制備條件要求低，并可與現有的微電子加工技術(shù)無(wú)縫兼容，有望推動(dòng)石墨烯納米器件、電路與集成的最終實(shí)現和應用。 |
