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石墨对称性薄膜用水就能变成半导体 石墨烯上生成带隙

美国纽约的伦斯勒理工学院(RensselaerPolytechnicInstitute)宣布,该校研究人员成功地使用水在石墨烯上形成了带隙。论文已刊登在学术杂志《small》上。

伦斯勒理工学院教授NikhilKoratkar的研究团队首先在二氧化硅底板上制作出石墨烯薄膜。然后,将薄膜和底板一起放入保持一定湿度的容器中。石墨烯吸收了空气中的水分后,在石墨烯上生成带隙。而且,可通过调节温度、在0~0.2eV的范围内自由设定带隙值。这种变化是可逆的,只要将底板放入真空中,就可使刚刚生成的带隙值变为0。

石墨烯本身并没有带隙,只具有金属一样的特性。因此用于晶体管的通道层时,不能完全确保开关在连接和断开时的电流值比。

如何破坏对称性

Koratka表示,此次尝试的关键是“破坏石墨烯的对称性”(Koratka)。Koratka认为,石墨烯没有带隙,是由于石墨烯薄膜具有无法区分表里两面的高对称性,只要用某种办法破坏该对称性,就能在其上生成带隙。

此次使用的方法是使水分子H2O只吸着于石墨烯薄膜表面,而不接触与二氧化硅底板相接的一面,从而破坏了薄膜的对称性。

在通过破坏对称性生成带隙的方法方面,将石墨烯加工成细带状、以及利用2层或3层石墨烯等方法也都被开发了出来。Koratkar表示,“此次的方法具有低成本、无毒性以及带隙调节非常简单”的优点。

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