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科学家研发石墨烯晶体管便捷制造方法
2012-11-15 16:55   审核人:   (点击: )

据物理学家组织网近日报道,德国和瑞典的科学家发现,在碳化硅晶体上使用一个类似简单的平板印刷过程,就可以制造石墨烯晶体管,

据物理学家组织网近日报道,德国和瑞典的科学家发现,在碳化硅晶体上使用一个类似简单的平板印刷过程,就可以制造石墨烯晶体管,目前尚不知将模型按比例缩 小后,其运行速度为多少,但该突破有望让他们研制出基于石墨烯芯片而非碳基芯片的计算机。研究发表在《自然·通讯》杂志上。

石墨烯的导电、导热性能远超硅和其他传统的半导体材料,而由硅制成的晶体管大小正接近极限,科学家们认为,纳米尺度的碳材料可能是"救命稻草",石墨 烯未来有望取代硅成为电子元件材料。不过,使用石墨烯制造芯片的主要目的并非完全是为了给芯片"瘦身",而是借助其高效的导电能力,在不必使芯片变得更小 的情况下,让其运行得更快。

但是,石墨烯的使用还面临着难与其他金属(诸如电极)相连接、很容易破碎、并非天然半导体等问题,需找到一种方法让它像半导体一样,以便制造出计算机的基础元件--晶体管。德国和瑞典科学家现在找到了一种新办法。

此前研究发现,如果碳化硅晶体被烘焙到合适的程度,其表面的硅原子会被推挤出来,仅留下一层碳,这就是石墨烯。由于石墨烯层会一直同位于其下的多层碳化硅(一种半导体)依附在一起,这表明,采用这种方式得到的石墨烯材料能被用来制造晶体管。

于是研究团队使用一束高能的带电原子将材料蚀刻成隧道以制造出让晶体管得以运行所必需的零件:源极、栅极(门)和漏极。科学家们也发现,在蚀刻中间的隧道时,使用氧气能将中间隧道从触头转变为门,最终,他们制造出了一个能起作用的晶体管。

因为科学家们为了研究方便按比例放大了晶体管的尺寸,所以他们现在仍然不知道新晶体管的运行速度实际上会增加多少;也不知道一旦将其按比例缩小后,其 运行速度又为多少。但他们知道,能用石墨烯制造出这种能起作用的晶体管,也是计算机工程师们一直在翘首以盼的突破,暗示着只需一个简单的平板印刷步骤而无 需金属互连设备,就可以制造出晶体管、二极管、电阻器以及最终的集成电路。(科技日报 刘霞)

我科学家成功制备石墨烯铂复合材料

日前,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所低温等离子体应用研究室博士王奇等人,采用低温等离子体技术成功制备出分散性良好的石墨烯铂纳米复合材料。相关成果日前已发表在应用物理领域的顶级期刊《应用物理快报》上。

石墨烯铂复合材料可以提高燃料电池的反应效率,在航天航空、能源、环境等领域有着极为广泛的应用前景。然而传统化学手段制备的石墨烯贵金属复合材料需 要用到化学试剂来还原制备贵金属单质,比如铂、金等;并且常使用表面活性剂以提高纳米金属颗粒的分散性,会影响到材料本身的性质,且制备过程冗长、带来环 境污染。

王奇告诉《中国科学报》记者,他们经过大量实验研究发现,在氧化石墨烯与金属复合物表面进行等离子体处理,可以同时还原氧化石墨烯和铂盐前驱体,进而 直接制得石墨烯铂纳米复合物。他们在一个自制的电感耦合等离子体放电装置里,预先放置氧化石墨烯和氯铂酸的混合物,然后通入氩气等离子体直接作用在混合物 上,氧化石墨烯被迅速转变为石墨烯,同时氯铂酸被还原为铂单质,一步便制得石墨烯-铂纳米复合物,所得铂颗粒的分散程度、粒径与等离子体作用时间相关。

这种方法快速、便捷、环境友好,避免了使用化学还原剂,为制备石墨烯贵金属颗粒开辟了新的思路和方法。随着低温等离子体技术的发展,将有望实现该材料的低成本、规模化制备。

本文首发: 环球石墨网_中国最大的石墨行业门户网站(www.aihot.com)

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