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新材料 原子精度石墨烯纳米带新结构

  诸如二极管、隧道势垒等基本电子元件,可以原子精度包含在石墨烯纳米带中。该工作由芬兰阿尔托大学和荷兰乌得勒支大学、代尔夫特理工大学合作,旨在开发出工作速度极快的石墨烯电子器件。研究成果发表在《自然·通信》杂志。

  石墨烯具有很多有趣的性质,全世界的研究人员都在寻找利用石墨烯的新方法。石墨烯本身不具备开启电流或者关闭电流的特性,研究人员一直在寻找解决该问题的方法。阿尔托大学彼得·利吉洛斯教授说:“我们能以原子精度制备石墨烯结构。通过选择某些前体物质(分子),我们可以用极高的精度编码电路结构。”

  无缝集成

  通过合成石墨烯纳米带可以控制石墨烯的电子性质。先前研究表明,纳米带电子性质取决于其宽度(dependent on its atomic width)。5原子宽的纳米带与金属线相似,均具有良好的导电性,但是如果加上两个原子,纳米带可以成为半导体。乌得勒支大学英格玛·斯瓦特教授说:“我们能够无缝集成5原子宽纳米带和7原子宽纳米带,产生一个金属-半导体结,是电子元件的基础模块。”

  表面化学

  研究人员通过化学反应制备电子石墨烯结构。研究人员将前体分子蒸发到金晶体上,前体分子与金晶体以受控方式反应,产生新的化合物。“该技术与目前制备计算机芯片上的电子纳米结构不同。对于石墨烯而言,结构的精度处于原子水平,并且采用化学方法制备可能是唯一有效的方法。”

  电子性质

  研究人员采用先进微观技术确定新结构的电子性质。研究人员可以通过石墨烯纳米带器件测量电流,石墨烯纳米带器件的原子结构已知。彼得·利吉洛斯教授说:“这是我们首次制备出隧道势垒,并知道其精确的原子结构。同时测量通过器件的电流,使得我们可以定量比较理论值和实验值。”

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