具有原子精度的富勒烯基全碳电子器件取得重要进展

发布日期:2019-4-16     浏览次数:1287次    发布者:刘春英    

我院洪文晶教授课题组、谢素原教授课题组在富勒烯基全碳电子器件方面取得重要进展。相关研究成果以“Atomically defined angstrom-scale all-carbon junctions”为题发表于《自然-通讯》(DOI : 10.1038/s41467-019-09793-8)。

当前,基于硅基半导体的微纳电子技术正在逼近其物理尺寸极限,而碳基器件相较硅基器件具有更快的速度和更低的功耗,被认为是最有希望替代现有硅基技术的未来信息器件方向。然而,如何制备具有原子级精度的全碳电子器件依旧是未来碳基芯片领域的发展瓶颈。要解决这一关键技术问题,具有原子级规整结构和优异电学特性的富勒烯材料作为未来碳基电子器件的潜在核心单元进入科学家们的视野。

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该工作基于改进的单分子器件构筑仪器和新型的石墨烯电极芯片,制备了一系列尺寸在1 纳米左右的石墨烯/富勒烯/石墨烯器件系统表征了其电输运性质。从实验上证明采用不同的富勒烯可实现对该器件的能带调节,从而实现达一个数量级以上的电导调控。在国际上首创了制备具有原子级规整结构的富勒烯基全碳电子器件的技术,从而将碳基电子器件推进至亚纳米的极限尺寸,对于全碳电子学的发展具有重要意义,有望发展成为下一代碳基芯片技术的核心材料与器件。

该研究工作是在洪文晶教授、谢素原教授、肖宗源副教授和英国兰卡斯特大学Colin Lambert教授指导下完成的。我院博士生谭志冰、硕士生张丹(已毕业)、博士生田寒蕊(已毕业)、英国兰卡斯特大学博士后Qingqing Wu博士为共同第一作者,师佳副教授、刘俊扬副研究员、谭元植教授、陈招斌高级工程师、萨本栋微纳研究院杨扬副教授和硕士生皮九婵、唐政也参与了研究工作。该工作得到国家自然科学基金委(项目批准号:2172230521673195217031882172100151572231),科技部重点研发计划课题(项目批准号:2017YFA0204902)以及能源与石墨烯创新平台、固体表面物理化学国家重点实验室、能源材料化学协同创新中心的支持。

《科技日报》于416日以世界首例具有原子精度的全碳电子器件面世为题在头版报眼报道了这一成果。

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论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-019-09793-8