石墨烯纳米带生产新技术问世

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据法国国家科学研究院11月19日消息，一支由美国佐治亚理工学院、法国国家科学研究中心、法国SOLEIL同步辐射光源、法国洛林大学让·拉穆尔研究所和格勒诺布尔尼尔研究所的科研人员组成的团队，历经8年的合作研究，成功开发出生产石墨烯纳米带的新技术。石墨烯独特的物理特性令其成为电子设备的理想材料，这项技术为制备新一代纳米电子元件铺平了道路。该研究结果发表在11月18日的《自然—物理学》杂志上。

石墨烯是由单层碳原子组成的二维晶体，具有很高化学稳定性，并具有优于碳纳米管和金刚石的高导热性、常温下高于纳米碳管或硅晶体的电子迁移率、低于铜或银的电阻率等物理特性，因此成为了制备功耗更小、速率更高的新一代纳米电子元件的重要候选材料。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，从石墨中成功分离出石墨烯，从而证实石墨烯可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”共同获得2010年诺贝尔物理学奖。十余年来，各国科研人员针对石墨烯开展了大量研究工作，试图研制出高效、可控的制备石墨烯纳米带的技术工艺。

基于法国SOLEIL同步加速器X射线等实验的研究成果，法美科学团队成功研制出一种用于生产石墨烯纳米带半导体的方法。科研人员在碳化硅表面刻蚀凹槽，并以此作为基板，通过控制基板的几何形状，在其上形成仅有几纳米宽的石墨烯纳米带。

该项技术可在常温下进行，其制备的石墨烯半导体仅为此前IBM公司所制纳米带的五分之一宽。该技术可高效、可控地制备石墨烯半导体，为石墨烯规模化工业生产带来可能，同时也使新一代高密度集成电路的制备不再遥不可及。

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A wide-bandgap metal–semiconductor–metal nanostructure made entirely from graphene

Present methods for producing semiconducting–metallic graphene networks suffer from stringent lithographic demands, process-induced disorder in the graphene, and scalability issues. Here we demonstrate a one-dimensional metallic–semiconducting–metallic junction made entirely from graphene. Our technique takes advantage of the inherent, atomically ordered, substrate–graphene interaction when graphene is grown on SiC, in this case patterned SiC steps, and does not rely on chemical functionalization or finite-size patterning. This scalable bottom-up approach allows us to produce a semiconducting graphene strip whose width is precisely defined to within a few graphene lattice constants, a level of precision beyond modern lithographic limits, and which is robust enough that there is little variation in the electronic band structure across thousands of ribbons. The semiconducting graphene has a topographically defined few-nanometre-wide region with an energy gap greater than 0.5 eV in an otherwise continuous metallic graphene sheet.

http://www.nature.com/nphys/jour ... full/nphys2487.html