石墨烯带隙预示着新的电子产品

在美国和法国的科学家们石墨烯的带隙纪录高位半electronvolt (0.5 eV),他们声称是足以产生有用的石墨烯晶体管。带隙欠本身高度周期性的结合碳化硅衬底。

单层石墨烯,碳原子排列在一个蜂巢形晶格,表现出一系列的属性。自2003年发现以来,已经发现有异常强度、热导率和电导率。最后财产使材料理想的微小接触电子电路,但理想也构成组件——尤其是晶体管——自己。

为此,石墨烯将需要的行为不仅作为导体,半导体,这是由电子开关切换操作的关键组件。带隙半导体是定义为:激发一个电子所需要的能量在价带,它不能导电,到传导带,它可以。带隙需要足够大,以便有一个清晰的对比晶体管的开关状态,所以它可以处理信息而产生错误。

普通石墨烯没有带隙——它实际上异常起涟漪的价带和导带满足的地方,使它更像一个金属。尽管如此,科学家们试图梳理它们分开。制造石墨烯的奇怪的形状,如丝带,带隙高达100伏已经意识到,但这些电子产品被认为太小了。

爱德华·康拉德美国乔治亚理工学院,和他的同事们通过外延生长石墨烯制作的。在这种方法中,碳化硅(SiC)衬底温度加热到1360°C,这时它开始分解,形成石墨烯层。研究人员发现,第一层,通常称为缓冲层,形成一个带隙大于0.5 eV,因为高度的周期性碳化硅衬底方式债券。

圭多Burkard德国康斯坦茨大学的物理学家他没有参与工作,说这是“差不多,但不完全一样大常规半导体的带隙。”还有待观察是否也以这种方式产生的石墨烯具有有利的先前研究石墨烯的电子性质的样本,”他补充道,“但结果报道无疑是非常有前途。”

康拉德和同事的外延方法生成半导体石墨烯并不新鲜。2006年,一群由亚历山德拉Lanzara在加州大学伯克利分校的,我们调查了第二层以上石墨烯生长外延硅卡宾枪,和报告的带隙0.26 eV。康拉德说,他的团队的主要区别的工作增长的珩磨技术。“事实证明,水晶秩序是非常重要的带隙,而他们没有,”他解释说。

当康拉德和他的同事尝试他们的石墨烯增长20°C温度低于他们的青睐,他们发现带隙是不存在的。康拉德把发展早期的硅电子产品。“如果你回到早期的硅晶体管在1960年代,它是真正关于发现难以置信的高度有序的晶体,”他说。和金刚砂晶片的高成本不重要在这个阶段,他补充道。“第一晶体管(硅)他们卖1500美元。关键是,你先设备,担心以后的成本。”

佐治亚理工学院的康拉德称,他的同事们已经用他的半导体石墨烯晶体管,与开关电流比率的一百万- 10倍所需的常规电子产品。“这是开始工作,”他说。