石墨烯和氮化硼的组成可能是新电子产品的关键

      自从石墨烯被发现以来，研究人员一直试图利用这种材料来制造纳米尺寸的电子产品。然而，由于石墨烯只有一个原子厚度，所有原子都暴露在大气中，即使少量的瑕疵和杂质也会阻碍其性能。目前， 研究人员通过屏蔽石墨烯和六角形氮化硼绝缘层来解决这一问题，六角形氮化硼是另一种具有绝缘特性的二维（2D）材料。

      石墨烯旗舰研究人员解决了使石墨烯纳米电子有效的挑战之一：将石墨烯切割成纳米级尺寸而不破坏其电性能。这使得它们能够实现比先前针对类似结构所实现的高出几个数量级的电流。这项工作表明，未来电子产品所需的量子传输特性可以缩小到纳米尺寸。

      Graphene旗舰合作伙伴DTU的科学家，该论文的合着者PeterBøggild解释说，尽管“石墨烯是一种非常棒的材料，可以在制造新的纳米级电子产品中发挥关键作用，但仍然极难控制其电气特性。 “自2010年以来，DTU的研究人员试图通过制作非常精细的孔图案来改变石墨烯的电性能，从而创造出电力可以轻易流动的通道。“创造纳米结构石墨烯变得非常困难，因为即使很小的错误也会消除我们设计的所有属性，” Bøggild说。

      目前，石墨烯旗舰合作伙伴DTU的科学家们取得了巨大进步。Bjarke Jessen和Lene Gammelgaard用另一种2D材料（六方氮化硼）封装了石墨烯，这与石墨烯非常相似，但是电绝缘。然后，他们使用纳米光刻技术，通过氮化硼保护层小心地在石墨烯中钻孔纳米孔。孔的直径约为20nm，并且孔以12nm的距离彼此分开。这种非凡的精度有利于通过石墨烯传输电流，石墨烯是光刻的纳米石墨烯的常用数量的100-1000倍。

      “当您使用石墨烯等材料制作图案时，您需要这样做才能改变其属性。然而，我们多年来看到的是，当我们在这种精细尺度上塑造石墨烯时，它不再像石墨烯一样 - 存在太多的混乱，“ Bøggild解释道。“许多科学家已经放弃了石墨烯中的纳米光刻技术，但现在我们已经找到了如何做到这一点 - 你可以说诅咒被解除了，”他补充道。

      我们已经证明，我们可以控制石墨烯的能带结构，纳米电子的确定性设计是切合实际的。仅仅看电子学，这意味着我们可以制造绝缘体，晶体管，导体甚至超导体，因为我们的纳米光刻技术可以保留最近显示出导致双层石墨烯超导性的微妙层间物理。然而，它远远超出了这一点。当我们控制能带结构时，我们可以访问所有石墨烯的属性。换句话说，我们可以坐在电脑前，梦想其他应用程序 - 然后去实验室让它们发生。这里有许多实际挑战，但事实上我们可以定制石墨烯的电子特性，这是朝着创造尺寸极小的新电子产品迈出的一大步。

      PeterBøggild，研究共同作者兼科学家，DTU，Graphene旗舰店。

      通过纳米图案控制石墨烯的电子特性为电子和光子器件的设计提供了额外的自由度，这是迄今为止无法获得的。来自Graphene旗舰合作伙伴DTU及其同事的研究人员现在发现了一种独特的石墨烯纳米图案化方法，而没有看到图案化引入缺陷的局限性。这是在实际器件中使用纳米图案诱导石墨烯的电子特性的关键使能步骤，并且基于这些结果我们期待特别是纳米电子学和光子学的显着进步。

      Daniel Neumaier，石墨烯旗舰电子和光子集成部门负责人。

     Graphene旗舰的科技官员及其管理小组主席Andrea C. Ferrari补充说，“ 用石墨烯制作图案以制作纳米电子器件是首次尝试将这种独特材料用于器件的方法之一。然而，在最初的一系列出版物之后，产生的损害程度如此之大，以至于这一系列的研究几乎完全被抛弃了。这里展示的工作展示了旗舰的长期性质如何使科学家们能够追求和解决甚至显而易见的棘手问题。这将重新激发对石墨烯纳米电子学的兴趣，并可能导致各种有用的器件，这些器件先前受到缺陷的阻碍。”