上海微系統(tǒng)所等制備出手性可控的石墨烯納米帶

發(fā)布：cyqdesign 2020-09-24 11:25 閱讀：1129

石墨烯納米帶（GNR）是一種準(zhǔn)一維的石墨烯納米結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可表現(xiàn)出準(zhǔn)金屬或半導(dǎo)體特性。該特性取決于GNR的手性，包括寬度、晶格取向和邊緣結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同的邊緣結(jié)構(gòu)，GNR可分為“鋸齒型”（ZZ）和“扶手椅型”（AC）。GNR具有高遷移率和載流能力，且由于量子限域和邊緣效應(yīng)，其能夠開啟帶隙。該特性使GNR有望成為包括納米尺度場(chǎng)效應(yīng)晶體管、自旋電子器件和片內(nèi)互連線在內(nèi)的候選材料。但在絕緣襯底表面，可控地制備具有邊緣特異性的亞5納米寬的GNR仍是難題。

近日，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員王浩敏團(tuán)隊(duì)首次在六角氮化硼（h-BN）表面制備出手性可控的GNR并進(jìn)行輸運(yùn)性質(zhì)研究。相關(guān)研究成果以Towards Chirality Control of Graphene Nanoribbons Embedded in Hexagonal Boron Nitride為題，在線發(fā)表在《自然-材料》（Nature Materials）上。

h-BN是一種具有優(yōu)異化學(xué)和熱穩(wěn)定性的寬帶隙二維材料，其具有六角蜂窩網(wǎng)狀晶體結(jié)構(gòu)和原子級(jí)平整的表面，不存在表面懸掛鍵和陷阱電荷，是可保持GNR本征電學(xué)性質(zhì)的理想襯底。

此前，王浩敏團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入硅烷進(jìn)行氣相催化，在h-BN表面實(shí)現(xiàn)石墨烯晶疇的快速生長(zhǎng)（Nat. Commun. 6，6499 (2015)）和邊界調(diào)控（Nanoscale，9，11475(2017)）；首次通過(guò)采用h-BN溝槽作為生長(zhǎng)模板，實(shí)現(xiàn)取向GNR的可控生長(zhǎng)，開啟帶隙（Nat. Commun. 8，14703 (2017)）。上述研究為在h-BN襯底上制備亞5納米寬的手性可控的GNR奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

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