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[转载] 挪威学者成功在石墨烯基板上生长奈米线路

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发表于 2012-9-12 16:25:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

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挪威科技大学(Norwegian University of Science and Technology,NTNU)的研究人员已经研发出一种在石墨烯 (graphene)上生长砷化镓 (GaAs)奈米线路的技术,并已申请专利准备商业化;该技术将可催生能整合进衣服或记事本等各种东西上的软性、自供电(self-powered)电子元件。

研究人员相信,该种生长在石墨烯上的半导体终将成为新一代电子元件的基础,并彻底改变半导体产业。NTNU电子与电信科系教授Helge Weman表示,该校的专利复合材料能提供优异的光电特性:「我们已经在新研发的电极材料中成功结合低成本、透明度、软性等特点。」他同时也是为了把研究成果商业化而成立的新公司CrayoNano之共同创办人暨技术长。

NTNU的研究成果最近刊登在美国研究期刊《Nano Letters》中,该专利技术是以分子束磊晶(molecular beam epitaxy)在仅有原子厚度的石墨烯上生长半导体奈米线。「我们并不是把这个技术视为一种新产品;」Weman指出:「这是半导体元件量产新方法的模板(template),我们预期太阳能电池与LED会是未来该技术的优先应用。」

Weman也表示,NTNU所开发的技术能与目前IBM、Samsung等大厂所使用的量产设备“完美搭配”,这些半导体厂商也正在开发以石墨烯取代矽来制作电子元件的方法,以支援手机软性触控萤幕等新应用:「我们能协助他们更容易升级消费性电子产品,而且达到设计无限制的程度。」

研究人员构想中的奈米线路太阳能电池,将具备高效率、廉价与软性的特点;研究人员也预想新技术能用以制作自供电奈米机械,以及先进的石墨烯3D IC,或是可构成尺寸更小、更高效率电子元件的半导体奈米线路。Weman表示:「生长于石墨烯上的半导体可望成为新型态装置、系统的基础;藉由采用石墨烯作为适合更多应用的基板,也可能改变整个半导体产业。」

补充:
石墨烯是一种二维晶体,最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子,或更准确地,应称为“载荷子”(electric charge carrier),的性质和相对论性的中微子非常相似。人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。 [1]发展简史。第一:石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料,据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜(厚度约100 纳米),那么它将能承受大约两吨重物品的压力,而不至于断裂;第二:石墨烯是世界上导电性最好的材料,电子在其中的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。 石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄,强度超大的特性,石墨烯可被广泛应用于各领域,比如超轻防弹衣,超薄超轻型飞机材料等。根据其优异的导电性,使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机,碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。另外石墨烯材料还是一种优良的改性剂,在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面,由于其高传导性、高比表面积,可适用于作为电极材料助剂 石墨烯出现在实验室中是在2004年,当时,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷,经过5年的发展,人们发现,将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。 因此,两人在2010年获得诺贝尔物理学奖。
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