2010年7月22日
在最近一期《自然》杂志上,科学家们从电子探针和马克斯·普朗克聚合物研究所研究报告他们是如何管理第一次生长石墨烯带几纳米宽的使用一个简单的基于地表的化学方法。
石墨烯带被认为是未来电子应用«热门候选人»作为他们的属性可以通过调整宽度和边缘的形状。
晶体管的基础上石墨烯被认为是潜在的继任者目前使用的硅组件。石墨烯的二维碳层和拥有许多优秀的属性:它不仅比钻石,极其排除和不透水气体,但它也是一个优秀的电气和热导体。然而,随着石墨烯是一种半金属它缺乏,与硅相比,电子带隙,因此没有切换功能是必不可少的电子产品的应用。科学家从电子探针,美因茨的马克斯·普朗克聚合物研究所(德国)、苏黎世联邦理工学院,苏黎世大学和瑞士政府已经开发出一种新方法制造石墨烯带与带隙。
极窄的石墨烯带
迄今为止,石墨烯带从大的石墨烯薄片,“削减”类似于面条从面食面团被削减。或碳纳米管缝开放纵和展开。这产生了一个带隙通过量子力学效应——差距作为一个能源范围不能被电子占据,这决定了物理性质,如切换功能。的宽度(和边缘形状)石墨烯带决定带隙的大小,从而影响组件的属性由丝带。
如果极窄的石墨烯带(远低于10纳米宽),也有定义良好的边缘可以制造,因此,推理,然后他们可能允许组件表现出特定的光学和电子性质:根据需求,调整带隙可以用来调整晶体管的开关特性。这是得不偿失的,因为光刻方法使用直到现在,例如降低石墨烯层,碰到基本障碍;他们产生丝带太宽,边缘扩散。
生长石墨烯带
在2010年7月22日发表的自然问题,Roman Fasel领导的科学家,资深科学家电子探针和伯尔尼大学的化学和生物化学教授,克劳斯·马伦,马克斯普朗克研究所主任聚合物研究中,描述一个简单的基于表面化学方法创建这种狭窄的丝带不需要切割,在一个自底向上的方法,即从基本构建块。为了实现这一点,他们传播专门设计halogen-substituted单体在超高真空条件下金和银表面。这些都与形成聚亚苯基连锁反应的第一步。
在第二个反应步骤中,由略高加热,氢原子被链相互连接形成一个平面,芳香石墨烯系统。这导致一个原子厚度的石墨烯带,是一个纳米宽,50 nm长。因此石墨烯带非常狭窄,他们展示电子带隙,因此,与硅的情况一样,具有开关特性——和重要的第一步是从硅微电子学发展进入到石墨烯纳电子学。如果这还不够,石墨烯带具有不同的空间结构(直线或曲折的形状),这取决于分子单体科学家们使用。
进一步的研究将有助于确定属性
(几乎)的科学家现在可以生产石墨烯带,他们想开始调查他们的属性,例如如何的磁性石墨烯带可以受到不同边缘结构。基于地表化学方法也打开了有趣的可能性对目标掺杂石墨烯带:单体与氮或硼原子组件的使用定义良好的位置或使用与其他官能团单体应使积极的和消极的掺杂石墨烯带的创建。
不同单体的结合也是可能的,可能允许,例如,创建所谓的垂直——不同类型的石墨烯带之间的接口,如丝带与小型和大型带隙——可用于太阳能电池或高频率成分。科学家们已经证明了这个工作的基本原则:他们有相互连接的三个石墨烯带的节点通过两个合适的单体。
迄今为止,科学家们集中在金属表面的石墨烯带。然而,可用在电子半导体表面的石墨烯带需要被创建或方法必须开发转移的丝带从金属到半导体表面。和第一次的结果在这个方向也给科学家们充分的理由保持乐观。
来源:http://www.empa.ch/