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芬蘭阿爾托大學(xué)學(xué)者設(shè)計研制出一種新型二維設(shè)備，能致力于生產(chǎn)石墨烯電子設(shè)備以及傳感器。

 

眾所周知，石墨材料是由大量一層又一層的石墨層相互疊加而成。石墨晶體中層與層之間相隔340pm，距離較大，是以范德華力結(jié)合起來的，即層與層之間屬于分子晶體。但是，由于同一平面層上的碳原子間結(jié)合很強，極難破壞，所以石墨的熔點也很高，導(dǎo)電性強，化學(xué)性質(zhì)也穩(wěn)定。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈•蓋姆和康斯坦丁•諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，證實它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。

 

半導(dǎo)體內(nèi)存在一種能帶隙：這個能帶隙需要足夠大才能讓晶體管有明顯的“開”和“關(guān)”狀態(tài)的區(qū)別。而一般的石墨烯是沒有能帶隙的，因此在作為半導(dǎo)體的應(yīng)用方面石墨烯的電流開關(guān)比率很低，使得準(zhǔn)確無誤地處理信息變得更加困難。

 

來自阿爾托大學(xué)的學(xué)者們通過實驗將硒化鎵與石墨烯融合，制造出一種新型導(dǎo)電合成材料。這是第一次將硒化鎵與石墨烯混合，這種結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體工業(yè)中被稱為異質(zhì)結(jié)。傳統(tǒng)的異質(zhì)結(jié)材料早已在半導(dǎo)體工業(yè)中舉足輕重，例如作為激光器和晶體管制造的基礎(chǔ)，而這種新型的異質(zhì)結(jié)將會在未來起到更加重要的作用。

 

在早期研究中，石墨烯二維結(jié)構(gòu)的制造完全靠手工，這使得整個過程十分緩慢，很難規(guī)模化。而如今這種新型復(fù)合結(jié)構(gòu)的制造能夠同時從橫向和縱向展開，這種模式在半導(dǎo)體工業(yè)中取代了繁重的人工加工。

 

博士后研究者Wonjae Kim說道，由于這種合成物都是由二維材料制成，相比起含硅的半導(dǎo)體，它十分的薄，厚度只有一根頭發(fā)的一萬分之一。由于薄與透明的特性，這種新型二維合成材料在可穿戴電子設(shè)備與多種傳感器的研究上具有很大的潛力。

 

該項成果已在Advanced Materials上發(fā)表。

 

*** 結(jié)束 ***

 

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