石墨烯一直備受矚目，但其零帶隙屬性長期阻礙了其在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用。然而，佐治亞理工學(xué)院的沃爾特·德·希爾教授及天津大學(xué)馬雷教授團(tuán)隊最近創(chuàng)造了歷史性突破，成功制造出世界首個功能半導(dǎo)體石墨烯。

該團(tuán)隊在碳化硅（SiC）晶圓上生長石墨烯時取得突破。他們制造了一種外延石墨烯，這是在碳化硅晶面上生長的單層石墨烯。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)石墨烯制造得當(dāng)時，它會與碳化硅發(fā)生化學(xué)鍵合，并展現(xiàn)出半導(dǎo)體特性。

這一成果被發(fā)表在《自然》雜志上，被認(rèn)為是開啟石墨烯芯片制造領(lǐng)域大門的重要里程碑。這一突破意味著石墨烯的帶隙從“0”成功實現(xiàn)向“1”的轉(zhuǎn)變，為電子學(xué)帶來了嶄新的可能性。

石墨烯作為單層二維晶體，由碳原子以六角形排列組成，呈蜂巢晶格結(jié)構(gòu)。盡管其特性如超薄、超輕、超強(qiáng)等在科學(xué)界已為人熟知，但其帶隙為零一直是制約其應(yīng)用的瓶頸。此次突破，實現(xiàn)了石墨烯從導(dǎo)體到半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，為其在多個領(lǐng)域的應(yīng)用打開了新的大門。

石墨烯被譽(yù)為電子學(xué)的“天才”，其電性能遠(yuǎn)超其他二維半導(dǎo)體。擁有超高的電荷載流子遷移率、雙極場效應(yīng)、出色的導(dǎo)熱性能等特性，使得石墨烯在納米帶晶體管、氣體傳感器、超級電容器和透明導(dǎo)電電極等領(lǐng)域具備強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。

這種半導(dǎo)體石墨烯的電子遷移率遠(yuǎn)超硅材料，具有約600 meV帶隙和高達(dá)5500cm2V-1s-1的室溫霍爾遷移率，是目前所有二維晶體中最優(yōu)異的之一。這項研究的三大技術(shù)革新，包括創(chuàng)新的準(zhǔn)平衡退火方法、高質(zhì)量的半導(dǎo)體外延石墨烯（SEG）制備和高性能的場效應(yīng)晶體管開關(guān)，使其在工業(yè)應(yīng)用上表現(xiàn)出令人矚目的性能。

盡管長期以來，石墨烯被指存在過度炒作的情況，但其成功打破零帶隙這一難題，為其在集成電路、場效應(yīng)管、大功率LED散熱、可穿戴電子器件和化學(xué)傳感器等多個領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性。雖然石墨烯半導(dǎo)體具有潛在優(yōu)勢，但并不意味著取代硅技術(shù)，而是為半導(dǎo)體制造和下游產(chǎn)品提供更多選擇。

這一突破預(yù)示著電子學(xué)領(lǐng)域即將迎來一場根本性的變革。石墨烯作為新型功能半導(dǎo)體，將極大推動電子學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，并為未來的科技創(chuàng)新開辟更加廣闊的前景。如需電子元器件、申請樣片測試、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。