研究人员开发出首个功能性石墨烯半导体

佐治亚理工学院的研究人员成功设计出世界上第一个使用石墨烯的功能半导体。这种新技术可用于推进量子计算。

• 石墨烯是一种二维蜂窝状结构，由单层碳原子按六角形晶格排列而成。众所周知，石墨烯具有卓越的品质，包括很强的导电性、机械强度和柔韧性。这是一种非常坚固的材料，可以承受非常大的电流，而且不会发热和散架。
• 半导体是一种在特定条件下具有导电性的材料。考虑到随着对快速处理和小型电子设备需求的增加，常用的硅材料已接近极限

现在有了一种极其坚固的石墨烯半导体，其迁移率是硅的 10 倍，而且还具有硅所不具备的独特性能。

使用专用熔炉在碳化硅晶片上生长石墨烯，结果形成了外延石墨烯--附着在碳化硅晶面上的单层石墨烯。经过大量测试，研究人员证明了外延石墨烯与碳化硅的化学结合，显示出半导体特性。

科学家们还使用了一种名为掺杂的技术来测试这种材料的导电性。他们的实验表明，这种新型石墨烯半导体的迁移率是硅的 10 倍。

然而，实现这一突破的过程充满挑战；该团队面临着石墨烯研究中的一大障碍--缺乏 "带隙"。这一关键的电子特性是半导体有效开关的必要条件，也是电子性能的一个基本方面。

在此之前，石墨烯一直缺乏带隙。石墨烯电子学中一个长期存在的问题是石墨烯没有合适的带隙，不能以正确的比例开关。多年来，许多人试图用各种方法解决这个问题。

现在的技术实现了带隙，这是实现基于石墨烯的电子技术的关键一步。
这项成就标志着电子学领域的范式转变，为利用石墨烯非凡性能的新技术时代铺平了道路。

研究论文：自然research