研究人员开发新技术来制备石墨烯器件

佐治亚理工学院的研究人员已经开发出一种新的纳米石墨烯制造“模板化增长”技术设备。

方法解决了一个重要障碍,这个有前途的材料的使用在未来一代又一代的高性能电子设备。

该技术涉及到碳化硅表面蚀刻图案,外延石墨烯生长。作为模板的模式指导的生长石墨烯结构,允许nanoribbons的形成特定的宽度不使用电子束或其他破坏性的切割技术。石墨烯带的制作都用这些模板平滑的边缘,避免电子的散射问题。

“使用这种方法,我们可以非常狭窄的丝带相互连接的石墨烯没有棱角,”沃尔特德陆军说,乔治亚理工学院的物理学教授。“任何可以使小结构,而无需削减将是有用的石墨烯电子器件的发展,因为如果太粗糙,边缘穿过丝带的电子散射对边缘和降低石墨烯的可取的属性。”

这项新技术已被用于制造一批10000 top-gated石墨烯晶体管0.24平方厘米的芯片上,被认为是迄今为止最大的石墨烯器件密度报道。

10月3日报告的研究是推进在线版的《自然纳米技术》期刊上。这项工作是由美国国家科学基金会支持,高家俊凯克基金会和纳电子学研究专项纳电子学欧洲杯线上买球研究所发现和探索(索引)。

在创建他们的石墨烯纳米结构,德陆军和他的研究小组首先使用传统的微电子技术来腐蚀微小的“步骤”——或轮廓碳化硅晶片。然后大约1500摄氏度加热的晶片,开始融化,抛光腐蚀过程留下任何粗糙的边缘。

然后使用建立技术从碳化硅生长石墨烯表面的硅原子通过驾驶。而不是生产一致的一层石墨烯单原子厚度在晶片的表面,然而,研究人员限制加热时间,因此石墨烯生长只在边缘的轮廓。

要做到这一点,他们利用石墨烯生长碳化硅晶体的速度在某些方面比别人。结果nanoribbons的宽度与深度成正比的轮廓,为精确控制nanoribbons提供一种机制。形成复杂的石墨烯结构,可以进行多个蚀刻步骤创建一个复杂的模板,德陆军解释道。

“通过使用碳化硅提供模板,我们可以生长石墨烯的尺寸和形状,我们想要的,”他说。不同深度的“切割步骤允许我们创建石墨烯结构中相互联系的我们希望他们的方式。

在纳米级石墨烯带,量子约束使材料表现为半导体适合创建电子设备。但在丝带一微米或者更宽,材料作为导体。控制碳化硅的深度模板同时允许研究人员创建这些不同的结构,使用相同的增长过程。

“同样的材料可以是导体或半导体根据它的形状,”德陆军所指出的,在佐治亚理工学院也是一个教员的国家科学Foundation-supported材料科学与工程研究中心(MRSEC)。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“石墨烯电子器件的主要优势之一是使设备,半导体丝带从相同的材料。这很重要,以避免电阻在不同材料之间的连接建立。”欧洲杯足球竞彩

后形成的nanoribbons -可以缩小40纳米研究人员应用介电材料和金属门构造场效应晶体管。虽然成功制造高质量的晶体管演示了石墨烯作为电子材料的可行性,德陆军认为他们只是第一步与材料能够做些什么。

“当我们设法使设备在纳米尺度上,我们可以继续做更小和更精细的结构,将超越传统晶体管打开的可能性更加复杂的设备,使用电子更像是光而不是粒子,”他说。欧洲杯猜球平台“如果我们能因素为电子量子力学特性,将打开新的可能性。”

德陆军和他的研究团队正在努力创建更小的结构,并与硅集成石墨烯设备。研究人员也正在改善薄介质材料的场效应晶体管。欧洲杯足球竞彩

最终,石墨烯可能是新一代高性能的基础设备,利用材料的独特性能在应用程序可以合理的成本较高。硅将继续被用于应用程序不需要如此高的性能,德陆军说。

“这是另一个步骤的工作表明,我们的方法在碳化硅外延石墨烯是正确的做法,可能会用于生产石墨烯的电子产品,”他补充道。“这是一个重要的新一步与石墨烯电子制造业。”

来源:http://gtresearchnews.gatech.edu/