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近日,,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在分子尺度量子調(diào)控研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展,。研究人員利用原子力針尖誘導(dǎo)的局域催化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了在單層氧化石墨烯上直寫納米圖形和制備功能器件,該研究成果在線發(fā)表在11月13日出版的《自然-通訊》雜志上,。
單層石墨烯具有*的電子結(jié)構(gòu)和電學(xué),、熱學(xué)、力學(xué)性能,,有望成為未來(lái)信息器件的理想材料,。如何在二維的石墨烯上直接裁剪或制備出各種納米圖形,是實(shí)現(xiàn)人們夢(mèng)想的全碳基電路的前提,,也被認(rèn)為是石墨烯研究領(lǐng)域挑戰(zhàn)的方向之一,。
針對(duì)上述挑戰(zhàn),合肥微尺度國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分子尺度量子調(diào)控研究團(tuán)隊(duì)的王曉平教授研究組和羅毅教授研究組緊密合作,,提出了在絕緣的氧化石墨烯上通過(guò)局域的還原反應(yīng),,直接制備導(dǎo)電的納米圖形并構(gòu)筑器件及互聯(lián)電路的新設(shè)計(jì)思想。博士生張琨等人利用鍍鉑原子力針尖的局域催化作用,,在氫氣氛和低溫加熱的條件下,,制備出zui小寬度僅20nm的還原石墨烯條帶圖形,其電導(dǎo)率超過(guò)104S/m,,比氧化石墨烯提高了6個(gè)數(shù)量級(jí),。
利用此方法,他們還成功演示了納米互聯(lián)電路和場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件,,器件的遷移率可達(dá)20cm2/Vs,,明顯優(yōu)于目前常用的導(dǎo)電聚合物和非晶硅場(chǎng)效應(yīng)管器件的遷移率性能。此外,,他們通過(guò)理論計(jì)算,,揭示了這種局域還原反應(yīng)的微觀機(jī)理。這一技術(shù)具有圖形和器件可直寫,、線條寬度可控,、制備條件溫和(任意襯底、常壓,、近室溫),、同現(xiàn)有微電子技術(shù)兼容等顯著優(yōu)點(diǎn),因而有望推動(dòng)石墨烯納米器件,、電路與集成的zui終實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用,。
這項(xiàng)研究得到了國(guó)家重大研究計(jì)劃量子調(diào)控項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體等項(xiàng)目的資助。
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