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石墨烯半导体有助于开发电子产品

发布时间:2024-03-22


科普时报讯(实习生王雨珂)中国天津大学和美国佐治亚理工学院的研究人员首次研制出一种由石墨烯制成的功能半导体,攻克了长期以来阻碍石墨烯发展的瓶颈,有助于新的电子产品开发。这项研究成果日前在国际科技期刊《自然》杂志上发表。

半导体是在特定条件下的导电材料,是电子设备的基础部件。硅是几乎所有现代电子产品的原材料,但随着越来越快的计算,以及越来越小的电子设备发展,让这条开发路线越来越捉襟见肘。

在国际科学周刊《新科学家》发表的一篇文章中,科学家马修·斯帕克斯介绍说,石墨烯是一种由单层碳原子制成的材料,在相当的厚度下比钢更坚固,是一种非常好的导体,对热和酸具有很强的抵抗力。

天然的石墨烯既不是半导体,也不是金属,而是半金属。由佐治亚理工学院物理系教授沃尔特·德·希尔领导的团队,制造出一种可以与传统的微电子加工方法兼容的石墨烯半导体。他们创造出具有带隙的石墨烯,甚至展示了一个可以工作的晶体管,以及一个可以阻止或允许电流通过的开关。也就是说,在“带隙”这个点上,被激发的电子可以从一个能量带跃迁到另一个能量带。这可以有效打开和关闭电流,从而控制导电开关,同时创造了数字计算机使用0和1的二进制系统。

沃尔特·德·希尔团队使用加热的碳化硅片,迫使硅在碳之前蒸发,有效地在顶部留下一层石墨烯。沃尔特·德·希尔表示,如今我们拥有一种非常坚固的石墨烯半导体,迁移率达到硅的10倍,还具有硅所不具备的独特性。