近日，中科院在石墨烯納米帶可控制備研究中取得新進(jìn)展，王浩敏團隊在國際上首次通過(guò)模板法在六角氮化硼溝槽中實(shí)現石墨烯納米帶可控生長(cháng)，成功打開(kāi)石墨烯帶隙，并在室溫下驗證了其優(yōu)良的電學(xué)性能，為研發(fā)石墨烯數字電路提供了一種可能的技術(shù)路徑。
研究人員首先通過(guò)金屬納米顆?？涛g六角氮化硼單晶襯底，切割出單原子層厚度、邊緣平直且沿鋸齒型（Zigzag）方向、寬度具有一定可控性的納米溝槽，然后通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在溝槽中制備出長(cháng)度達到數微米且寬度小于10納米的高質(zhì)量石墨烯納米帶。
實(shí)驗結果表明，石墨烯在溝槽內通過(guò)臺階外延方式生長(cháng)，與最頂層六角氮化硼形成晶格連續的面內異質(zhì)結。研究人員制備了基于石墨烯納米帶的場(chǎng)效應晶體管，亞5nm器件在常溫下的電流開(kāi)關(guān)比大于104，載流子遷移率約為750 cm2/Vs，從電學(xué)測量中提取的電學(xué)輸運帶隙約為0.5eV，可以滿(mǎn)足數字電路研發(fā)的基本要求。
石墨烯是一種由單層碳原子組成的二維原子晶體，具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和電學(xué)特性。然而本征石墨烯材料帶隙為零，限制了其在微納電子器件，特別是數字電路中的應用。制備石墨烯納米帶打開(kāi)能帶帶隙是一種非常有潛力的方法，然而傳統石墨烯納米帶制備方法在寬度和邊界手性控制方面存在困難，同時(shí)還面臨需要轉移的缺點(diǎn)。
該研究在六角氮化硼單晶這一石墨烯理想襯底上驗證了一種免轉移，且寬度和邊界可控的技術(shù)線(xiàn)路，為進(jìn)一步探索與CMOS集成電路兼容的石墨烯邏輯電路提供了一個(gè)重要平臺。
邊界可控是制備實(shí)用化石墨烯邏輯器件的重要前提，該項研究通過(guò)多種實(shí)驗手段初步證實(shí)制備的納米帶為純鋸齒型邊界結構，獲得原子級別元素分辨的直接證據的研究正在進(jìn)行之中。
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