近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室的研究人員利用原子力針尖誘導(dǎo)的局域催化還原反應(yīng)，實現(xiàn)了在單層氧化石墨烯上直接繪制納米晶體管器件。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然?通訊》。

      單層石墨烯是只有一個單原子層厚度的石墨，它比目前常用的金屬導(dǎo)體具有更好的導(dǎo)電性、散熱性，同時也是迄今為止世界上最薄、最輕、強度最大的材料，有望在微電子領(lǐng)域替代硅，成為制造超精細晶體管的理想材料。而如何在單層石墨烯上直接裁剪或制備出各種納米線路，被認為是石墨烯研究領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)的方向之一。

      為此，該實驗室分子尺度量子調(diào)控研究團隊的王曉平教授研究組和羅毅教授研究組緊密合作，提出一種新的設(shè)計思想，即在絕緣的氧化石墨烯上通過局域的還原反應(yīng)，直接制備導(dǎo)電的納米線路并構(gòu)筑成晶體管及互聯(lián)電路。

      博士生張琨等人利用表面鍍鉑的原子力針尖的局域催化作用，在氫氣的環(huán)境下，將氧化石墨烯加熱到攝氏100度左右，制備出最小寬度僅20納米的還原石墨烯條帶，其電導(dǎo)率超過104每米西門子，比氧化石墨烯提高了100萬倍。

      通過理論計算，他們揭示了這種局域還原反應(yīng)的微觀機理。利用此方法，他們還成功演示了納米互聯(lián)電路和場效應(yīng)晶體管器件，其晶體管的性能明顯優(yōu)于目前常用的導(dǎo)電聚合物和非晶硅場效應(yīng)管器件。

      張琨表示，該技術(shù)可以用來直接繪制納米電路，電路的線條寬度可控、制備條件要求低，并可與現(xiàn)有的微電子加工技術(shù)無縫兼容，有望推動石墨烯納米器件、電路與集成的最終實現(xiàn)和應(yīng)用。