中國第一個實現單層氧化石墨烯直接繪製納米器件

孤寂如雲

       本報訊（記者楊保國）近日，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室的研究人員利用原子力針尖誘導的局域催化還原反應，實現了在單層氧化石墨烯上直接繪制納米晶體管器件。相關研究成果日前在線發表於國際學術期刊《自然—通訊》。

       單層石墨烯是只有一個單原子層厚度的石墨，它比目前常用的金屬導體具有更好的導電性、散熱性，同時也是迄今為止世界上最薄、最輕、強度最大的材料，有望在微電子領域替代矽，成為制造超精細晶體管的理想材料。而如何在單層石墨烯上直接裁剪或制備出各種納米線路，被認為是石墨烯研究領域最具挑戰的方向之一。

       為此，該實驗室分子尺度量子調控研究團隊的王曉平教授研究組和羅毅教授研究組緊密合作，提出一種新的設計思想，即在絕緣的氧化石墨烯上通過局域的還原反應，直接制備導電的納米線路並構築成晶體管及互聯電路。

       博士生張琨等人利用表面鍍鉑的原子力針尖的局域催化作用，在氫氣的環境下，將氧化石墨烯加熱到攝氏100度左右，制備出最小寬度僅20納米的還原石墨烯條帶，其電導率超過104每米西門子，比氧化石墨烯提高了100萬倍。

       通過理論計算，他們揭示了這種局域還原反應的微觀機理。利用此方法，他們還成功演示了納米互聯電路和場效應晶體管器件，其晶體管的性能明顯優於目前常用的導電聚合物和非晶矽場效應管器件。

       張琨表示，該技術可以用來直接繪制納米電路，電路的線條寬度可控、制備條件要求低，並可與現有的微電子加工技術無縫兼容，有望推動石墨烯納米器件、電路與集成的最終實現和應用。

科技日報

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