突破帶隙　第一個由石墨烯製成的功能性半導體

編譯／高晟鈞

幾十年以來，矽一直是作為半導體晶片最重要的原料，幾乎出現於現在所有電子產品的製造材料中。然而，面對越來越快的計算需求和越來越小的電子設備，矽基半導體正逐漸面臨它的極限。

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近日，來自佐治亞理工學院的研究人員創造了世界上第一個由石墨烯製成的功能性半導體，敲響了新一代電子產品材料的鐘聲。

新型半導體 石墨烯

石墨烯是由已知最強的鍵連接在一起，且極其堅固的單片碳原子，可以處理非常大的電流，並且不會升溫和分解，是電子領域中極具潛力的材料之一。然而，由於石墨烯中不具備一種被之為「帶隙」的電子特性（可以使半導體打開與關閉），因此石墨烯電子裝置一直被認為是天方夜譚。

近日，研究團隊成功生產了外延石墨烯，一種在碳化矽晶面上生長的單層。研究團隊發現，外延石墨烯會與碳化矽發生化學鍵合，並開始表現出半導體特性。

他們是怎麼成功的

研究團隊將原子放在石墨烯上，使用一種稱為「摻雜」的技術，向系統捐贈電子，並查看該材料是否是良好的導體，這項技術不會損壞材料或其特性。

該團隊的測量表明，他們的石墨烯半導體的遷移率是矽的10倍。換句話說，電子以非常低的阻力移動，這在電子學中意味著更快的計算。「這就像在碎石路上行駛與在高速公路上行駛一樣，它效率更高，不會升溫太多，並且允許更高的速度，以便電子可以移動得更快。」德希爾說。

該團隊的產品是目前唯一具有用於奈米電子學的所有必要特性的二維半導體，其電學特性遠遠優於目前正在開發的任何其他二維半導體。

外延石墨烯可能會引起電子領域的範式轉變，並允許利用其獨特特性的全新技術。該材料允許利用電子的量子力學波特性，這對於量子計算的技術需求將有著巨大的幫助。

資料來源:TECHXPLORE

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