在過去的幾年中，一種新型石墨烯吸引了越來越多的關(guān)注。
這種最新的二維材料被稱為“人造石墨烯”，不是由單層石墨烯原子構(gòu)成。相反，該材料是由其他材料構(gòu)成，具有與石墨烯類似的蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)特的電子特性。
現(xiàn)在，哥倫比亞大學(xué)的一組研究人員與普林斯頓大學(xué)、普渡大學(xué)、意大利理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)一起，首次在半導(dǎo)體器件中制備出石墨烯電子結(jié)構(gòu)，取得了人造石墨稀的下一個(gè)進(jìn)步。
該國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)制備出固態(tài)砷化鎵（GaAs）量子阱，將電子和空穴限制在垂直方向。該固態(tài)半導(dǎo)體器件與此前人造石墨烯僅被用于光子器件具有很大的不同。
在數(shù)字邏輯應(yīng)用方面，純導(dǎo)體石墨烯很難與半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)。石墨烯沒有帶隙結(jié)構(gòu)，而該能帶結(jié)構(gòu)對(duì)于形成“導(dǎo)通/關(guān)閉”狀態(tài)電子流至關(guān)重要，也是數(shù)字邏輯電路所必需的。
雖然現(xiàn)在已經(jīng)可以使石墨烯具有硅一樣的帶隙結(jié)構(gòu)，但其代價(jià)是消除了該材料全部引人注目的優(yōu)異電子性質(zhì)。結(jié)果是石墨烯的電子特性僅能應(yīng)用于光子器件和光電器件。
該項(xiàng)研究成果將人造石墨烯用于半導(dǎo)體系統(tǒng)，有望將人造石墨烯用于所有半導(dǎo)體技術(shù)。
這種人造石墨烯半導(dǎo)體采用“自上而下納米制備技術(shù)”制備而成，在調(diào)節(jié)電子態(tài)及電子器件擴(kuò)展性及集成度方面具有成熟的優(yōu)勢(shì)，據(jù)Du表示。
例如，將兩種不同晶格結(jié)構(gòu)的人造石墨烯集成，可以制備成pn結(jié)。Du計(jì)劃增加蜂窩狀點(diǎn)陣的應(yīng)變，以實(shí)現(xiàn)無耗散的電流傳輸，這將解決在實(shí)現(xiàn)更小體積集成電路中的功耗問題。
Du說，雖然砷化鎵比硅更貴，但他們開發(fā)的納米制備技術(shù)也可用于硅材料。但使硅材料達(dá)到實(shí)現(xiàn)更小功耗所需的純度難度更大。 （工業(yè)和信息化部電子第一研究所 張慧）
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