标准半导体技术在小型化方面正达到其极限,但是对具有更高性能的小型电气设备的需求却在不断增长。该研究小组介绍了自下而上方法制备的最宽的石墨烯纳米带,其电性能超过了硅半导体的电性能,从而有望实现新一代的小型电子设备。
石墨烯纳米带具有一个碳原子的厚度和可以超过标准半导体技术的电性能,因此有望实现新一代的小型电子设备中国牛涂网ntw360.com。然而,该理论仍远远领先于现实,因为当前的石墨烯纳米带尚未发挥其潜力。
CREST,JST日本的一个项目在通讯材料中进行了一项新的合作研究,该项目包括奈良科学技术学院(NAIST),富士通实验室有限公司和富士通有限公司,以及东京大学,这是有史以来第一个17碳宽石墨烯并证实其具有迄今为止由自下而上方式制备的已知石墨烯纳米带中最小的带隙。
使用硅半导体的大规模集成电路(LSI)广泛用于从计算机到智能手机的各种电子设备中。他们实际上正在支持我们的生活以及这些天的几乎所有其他事情。但是,尽管通过减小装置的尺寸来提高LSI的装置性能,但是LSI的小型化已接近极限。
同时,商业需求继续对公司施加压力,要求它们以较小的尺寸生产性能更高的智能手机,而行业压力则要求使用较小的设备进行大规模制造。
富士通有限公司负责人佐藤慎太郎博士说,解决这些问题肯定需要其他方法和/或材料。
“硅半导体在较小尺寸的情况下为我们提供了更好的性能。但是,我们在制造器件的最小尺寸方面已达到极限。因此,我们对石墨烯纳米带的性能抱有很高的期望,因为石墨烯纳米带的半导体特性仅是一种原子厚-一种2D材料,”他指出。
石墨烯纳米带是蜂窝状结构,与石墨烯和碳纳米管相比,石墨烯纳米带是鲜为人知的碳基半导体家族成员。石墨烯纳米带表现出独特的电子和磁性,这在二维石墨烯中没有出现。
有趣的是,石墨烯纳米带的电子和磁性已经根据宽度和边缘结构进行了广泛的调整。” NAIST的山田裕子教授说。
扶手椅型石墨烯纳米带是用于设备应用的有前途的纳米带类型,显示出宽度依赖性带隙。它们可以分为三个子家族(3p,3p + 1、3p + 2),它们的带隙与这些家族的宽度成反比。基本上,属于3p + 2子家族的更宽的扶手椅状边缘石墨烯纳米带在不同的石墨烯纳米带中具有最小的带隙,在基于GNR的设备中具有相当大的潜力。
迄今为止,已经报道了属于3p +1亚族,带隙大于1 eV的13扶手椅石墨烯纳米带,但是Sato,Yamada及其同事显示了属于3p + 2亚家族的17石墨烯纳米带的合成。 ,其带隙甚至更小。
石墨烯纳米带的合成基于自下而上的方法,称为“表面合成”,并且基于二溴苯的分子被用作表面石墨烯纳米带合成的前体。
“有很多方法可以合成石墨烯纳米带,但是为了生产原子级精确的石墨烯纳米带,我们决定使用自下而上的方法。重要的是,如果我们使用前者的结构可以定义石墨烯纳米带的最终结构。自下而上的方法。” NAIST的Hironobu Hayashi博士解释说,他也为这项研究做出了贡献。
富士通山口润一博士的扫描隧道显微镜和光谱学。东京大学的Akitoshi Shiotari博士和Sugimoto Yoshiaki教授的非接触式原子力显微镜证实了所获得的17个扶手椅石墨烯纳米带的原子和电子结构。另外,发现实验获得的17-扶手椅石墨烯纳米带的带隙为0.6eV,这是以受控方式合成的带隙小于1eV的石墨烯纳米带的首次证明。
佐藤说:“我们预计这些17碳宽的石墨烯纳米带将为新的基于GNR的电子设备铺平道路。”