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天(tian)津(jin)大學天(tian)津(jin)納米顆(ke)粒與納米系統國際研究中心教授馬雷及(ji)其科研團(tuan)隊，日前在(zai)半導體石墨烯(xi)領域取(qu)得了重要進展(zhan)。該團(tuan)隊的(de)研究成(cheng)果“碳化(hua)硅上生長的(de)超高遷移率半導體外延石墨烯(xi)”，成(cheng)功(gong)攻克了長期以(yi)來阻礙石墨烯(xi)電子(zi)學發展(zhan)的(de)關鍵技術難題(ti)，打開(kai)了石墨烯(xi)帶隙(xi)，實現了從“0”到“1”的(de)突破(po)，這(zhe)一突破(po)被認為是開(kai)啟石墨烯(xi)芯片制(zhi)造領域大門的(de)重要里程(cheng)碑。該項成(cheng)果已于近日在(zai)《自然(ran)》雜志網站上在(zai)線發布。
石墨烯，作為(wei)首個(ge)被(bei)發現可在室溫(wen)下穩(wen)定存在的二維材料，其獨特的狄拉克錐能帶結(jie)構，導致了零帶隙(xi)的特性。零帶隙(xi)特性正是困(kun)擾石墨烯研究(jiu)者數十年的難題。如何(he)打開(kai)(kai)帶隙(xi)，成為(wei)開(kai)(kai)啟“石墨烯電子學(xue)”大(da)門的“關(guan)鍵鑰匙”。
天津(jin)大學(xue)天津(jin)納(na)米顆粒(li)與納(na)米系統國際研究中(zhong)心教授馬(ma)雷及(ji)其科(ke)研團隊通(tong)過(guo)對外延石墨烯生長過(guo)程的(de)精確(que)調控，成功地在石墨烯中(zhong)引入了(le)帶(dai)隙，創造了(le)一種(zhong)新型(xing)穩定(ding)的(de)半(ban)導體石墨烯。這項前沿科(ke)技通(tong)過(guo)對生長環(huan)境的(de)溫度、時間及(ji)氣體流量進(jin)行嚴格控制，確(que)保(bao)了(le)碳(tan)原子(zi)在碳(tan)化硅(gui)襯底(di)上能(neng)形(xing)成高度有(you)序的(de)結構。這種(zhong)半(ban)導體石墨烯的(de)電(dian)子(zi)遷移率遠(yuan)超硅(gui)材(cai)料(liao)，表現出了(le)十(shi)倍于硅(gui)的(de)性(xing)能(neng)，并且擁有(you)硅(gui)材(cai)料(liao)所不具備的(de)獨(du)特性(xing)質。
在(zai)本次天津大學(xue)天津納米顆粒與納米系統國際研(yan)究中心(xin)的(de)(de)突(tu)破性(xing)研(yan)究中，具(ju)有(you)帶(dai)隙的(de)(de)半導(dao)體(ti)石墨烯(xi)為高性(xing)能電子(zi)(zi)器(qi)(qi)件帶(dai)來(lai)了(le)全(quan)新的(de)(de)材料選擇。這種(zhong)半導(dao)體(ti)的(de)(de)發展不僅為超越傳統硅(gui)基技術的(de)(de)高性(xing)能電子(zi)(zi)器(qi)(qi)件開辟了(le)新道路，還為整(zheng)個半導(dao)體(ti)行(xing)業注(zhu)入了(le)新動力。隨著摩(mo)爾定(ding)律所(suo)預測的(de)(de)極限日益臨近，半導(dao)體(ti)石墨烯(xi)的(de)(de)出現恰逢(feng)其時，預示著電子(zi)(zi)學(xue)領域即(ji)將迎來(lai)一(yi)場根本性(xing)的(de)(de)變革，其突(tu)破性(xing)的(de)(de)屬性(xing)滿(man)足了(le)對更高計算(suan)速度和微(wei)型化集(ji)成電子(zi)(zi)器(qi)(qi)件不斷增長的(de)(de)需求。
來源|《中國教育(yu)報》2024年(nian)1月27日(ri)01版
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