表面處理網(wǎng)訊美國和法國的科學(xué)家制備出創(chuàng)紀錄的寬帶隙石墨烯帶隙寬0.5eV他們稱此足以制備出有用的石墨烯晶體管這種帶隙是結(jié)合碳化硅襯底高度周期性的結(jié)果

如圖所示為寬帶隙的石墨烯其尺寸與常規(guī)半導(dǎo)體差不多圖片來源Shutterstock

石墨烯是單層碳的原子排列形成的蜂巢形晶格具有一系列獨特的性能自2003年發(fā)現(xiàn)以來具有高強度熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率的稱號高電導(dǎo)率使得該材料可以作為理想的微型接觸電子電路該材料也可以自己構(gòu)成組件（尤其是晶體管）

制備晶體管的石墨烯不僅作為導(dǎo)體而且是半導(dǎo)體這是電子開關(guān)切換操作的關(guān)鍵組件帶隙半導(dǎo)體的定義為是在價帶激發(fā)一個電子所需要的能量價帶的電子不能導(dǎo)電但傳導(dǎo)到導(dǎo)電帶就可以導(dǎo)電半導(dǎo)體的帶隙需要足夠大以便制備出具有清晰的開關(guān)狀態(tài)的晶體管以此處理信息避免產(chǎn)生錯誤

普通的石墨烯沒有帶隙實際上它是由異常起伏的價帶和導(dǎo)帶組成更像金屬盡管如此科學(xué)家們試圖將價帶和導(dǎo)帶分開并由此制造出奇特形狀的石墨烯如絲帶石墨烯的帶隙已經(jīng)高達100meV但這對電子產(chǎn)品來說還是太小

美國喬治亞理工學(xué)院的EdwardConrad和同事通過外延生長法制備石墨烯利用這種方法將碳化硅SiC襯底溫度加熱到1360°C分解后形成石墨烯層研究人員發(fā)現(xiàn)第一層（通常稱為緩沖層）形成的帶隙大于0.5eV這是碳化硅襯底高度周期性的結(jié)果

德國康斯坦茨大學(xué)的物理學(xué)家Guido Burkard并沒有參與這項工作他說這種帶隙寬度作為常規(guī)半導(dǎo)體來說已經(jīng)差不多夠用至于以這種方式制備的石墨烯是否具有先前研究的石墨烯的電子性質(zhì)還有帶于進一步研究但該研究結(jié)果無疑是非常有前途的

Conrad和同事利用外延方法制備半導(dǎo)體石墨烯的研究并不新奇2006年一群由Alessandra Lanzara領(lǐng)導(dǎo)的團隊在加州大學(xué)伯克利分校研究了第二層以上石墨烯生長外延法其報告的帶隙寬度在0.26eVConrad說與其他研究相比自己團隊的主要區(qū)別在于石墨烯的外延生長法的珩磨技術(shù)事實證明晶體的排列是影響帶隙非常重要的條件其他研究沒有考慮這點他解釋說

當Conrad和同事嘗試將石墨烯增長的最佳溫度降低20°C時石墨烯帶隙是不存在的Conrad將其結(jié)果與發(fā)展早期的硅電子產(chǎn)品相類比他說如果回到20世紀60年代早期的硅晶體管時代會發(fā)現(xiàn)它其實是難以置信的高度有序的晶體碳化硅晶片的高成本在這個階段顯得不那麼重要第一支晶體管硅售價1500美元關(guān)鍵是你首先要得到設(shè)備然后再開始擔(dān)心以后的成本

佐治亞理工學(xué)院的Conrad還說同事們已經(jīng)將他的半導(dǎo)體石墨烯晶體管用于半導(dǎo)體開關(guān)其電流比率是常規(guī)電子產(chǎn)品的10倍以上這只是前期的工作他說