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研究人员用半导体石墨烯纳米带培养纳米电路
发布:huhongyu19881110   时间:2016/3/5 13:59:00   阅读:873 
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来自威斯康星大学麦迪逊分校(UW)和美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的研究小组已经证实了一种控制锗晶体表面上石墨烯纳米带的生长路径的新方法。UW的研究人员利用化学气相沉积在锗晶体上培育石墨烯纳米带。这种技术将甲烷、氢气、氩气的混合气体流入管式炉中;在高温下,甲烷分解成沉降到锗表面的碳原子,从而形成一个均匀的石墨烯片;通过调整腔室的设置,UW的研究小组能够对该材料进行非常精确地控制。
 

利用扫描隧道显微镜,研究人员证实了生长在锗上的石墨烯纳米带的存在。从电子标志中收集的数据令研究人员能够创建材料尺寸和方向的影像,还能够确定其带状结构以及在何种程度上电子会在整个材料上分散开来。阿贡国家实验室的布赖恩•基拉伊表示:“这些纳米带能够在锗晶体的一侧上沿特定方向生长,而不是在其他两个侧面上生长。”
 
威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程系的副教授迈克尔•阿诺德表示:“我们发现,当石墨烯在锗上生长时,它会自然形成具有非常平滑的扶手式边缘的纳米带,其宽度可能会非常狭窄,并且该带的长度可能会非常长,因此,所有我们希望石墨烯纳米带所具有的特征都能够通过该技术自动产生。”
 
众所周知,仅单原子厚的石墨烯——二维的碳原子片——能够在其表面毫无干扰的以闪电般的速度移动。这个高流动性令该材料成为了更快、更节能的电子产品的理想选择。半导体产业想要制造通过带隙随意志启动和停止电子的电路,像在计算机芯片中所做的一样。然而,作为一种半金属,石墨烯自然没有带隙,这为其广泛的行业应用带来了一个挑战。
 
为了电子设备的使用,半导体产业主要对锗晶体的三面感兴趣。绘制这三面的坐标(X,Y,Z),其中单原子在类金刚石栅格结构中与彼此相连,晶体的每个面(1,1,1)将拥有从一个(1,1,0)到另一个(1,0,0)完全不同的轴。以往的研究表明,石墨烯片能够在锗晶面(1,1,1)和(1,1,0)上生长。然而,这是首次有研究记录了石墨烯纳米带在(1,0,0)面上的生长。
 
目前,研究人员仍在集中精力研究为什么自我导向的石墨烯纳米带能够在(1,0,0)面上生长,并且确定在锗和石墨烯之间是否存在可能起一定作用的独特互动。

来源:中国材料研究学会网
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