新石墨烯生產(chǎn)工藝有助于靈活透明的電子產(chǎn)品

新石墨烯生產(chǎn)工藝有助于靈活透明的電子產(chǎn)品

哥倫比亞大學(xué)的工程研究實(shí)驗(yàn)首次證明，電接觸可以從只有原子厚度的二維薄材料的一維邊緣，而不是以傳統(tǒng)的方式從其頂部進(jìn)行。有了這種新的接觸結(jié)構(gòu)，研究人員開(kāi)發(fā)出了一種新的分層結(jié)構(gòu)。材料裝配過(guò)程中防止界面污染，另外，將石墨烯作為二維材料樣品，表明這兩種方法的結(jié)合將形成一種無(wú)污染的石墨烯，目前還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。

本文的合著者、電氣工程教授KenShepard說(shuō)：這是一個(gè)令人興奮的材料工程新范式。與傳統(tǒng)的逐層遞增法相比，目前可以通過(guò)二維晶體的機(jī)械組裝來(lái)制造混合物，沒(méi)有人能夠成功地實(shí)現(xiàn)石墨烯等二維材料的純邊緣接觸過(guò)程。

他補(bǔ)充道：早期的研究主要集中在如何通過(guò)諸如摻雜等其他工藝來(lái)改善頂部接觸。然而，新的邊緣接觸工藝比傳統(tǒng)方法提供了更有效的接觸，而無(wú)需進(jìn)一步復(fù)雜的加工。這為我們研究設(shè)備的應(yīng)用和探索基礎(chǔ)物理提供了更多的可能性。

石墨烯于2004年首次剝離。它是最好的二維研究材料，已經(jīng)成為成千上萬(wàn)篇研究其電性能和設(shè)備應(yīng)用的論文的主題。機(jī)械工程教授、該研究的合著者詹姆斯·霍恩說(shuō)，石墨烯在接觸污染物時(shí)性能會(huì)下降，這表明污染對(duì)環(huán)境的影響很大。Oblem與電接觸密切相關(guān)，任何高性能的電子材料都必須密封在絕緣體中，以保護(hù)其不受環(huán)境影響。石墨烯缺乏平面結(jié)合的能力，這使得表面上的電接觸非常困難，但也阻止了它與傳統(tǒng)的三維絕緣體的結(jié)合。例如氧化物。相反，使用二維絕緣體而不在其表面粘合，可以獲得最佳效果。直到現(xiàn)在，我們已經(jīng)找到了一種與完全密封的石墨板進(jìn)行電接觸的方法。

哥倫比亞大學(xué)博士后研究員、該項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人科里·迪恩說(shuō)：在這項(xiàng)工作中，我們的團(tuán)隊(duì)解決了暴露和污染問(wèn)題。石墨烯是二維材料的最大資本之一，只有一個(gè)原子厚度，我們可以直接進(jìn)入它的電子結(jié)構(gòu)。同時(shí)，它可能成為我國(guó)的一個(gè)TS最差的特點(diǎn)是，它使石墨烯對(duì)環(huán)境極為敏感。任何外部污染都會(huì)迅速降低其性能。保護(hù)石墨烯不受干擾和允許電接觸的需求已成為石墨烯技術(shù)發(fā)展的最大障礙。通過(guò)只接觸石墨烯的一維邊緣，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種重要的新方法，將我們的三維世界與這個(gè)迷人的二維世界連接起來(lái)，而不干擾其固有特性。這幾乎消除了外部污染，最終使石墨烯發(fā)揮其在電子設(shè)備中的真正潛力。

研究人員使用一種新技術(shù)將二維石墨烯層完全密封在氮化硼晶體的薄絕緣夾層結(jié)構(gòu)中，并將其一層一層地堆疊起來(lái)。Dean解釋說(shuō)，我們組裝這些異質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法完全消除了層間的任何污染，這可以通過(guò)橫截面E來(lái)確認(rèn)。設(shè)備和觀察其原子分辨率透射電子顯微鏡（TEM）成像。

一旦它們形成了堆疊，石墨烯的邊緣就會(huì)被蝕刻，然后金屬被蒸發(fā)到邊緣以建立電接觸。通過(guò)沿著邊緣進(jìn)行電接觸，研究小組實(shí)現(xiàn)了二維有源層和三維金屬電極之間的一維接觸。此外，盡管電ns只從石墨片的一維原子邊緣進(jìn)入，接觸電阻很低，達(dá)到每微米100歐姆，小于石墨烯頂部接觸的可實(shí)現(xiàn)值。

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