美國加州大學圣巴巴拉分校研究人員與萊斯大學合作，最近展示了可實現(xiàn)大面積Bernal型（或AB型）堆疊雙層石墨烯薄膜的新技術，此技術為數(shù)字電子技術和透明導體應用開辟新途徑。

本次進展還首次驗證了一個雙層石墨烯雙柵場效應晶體管（FET），顯示出所記錄的開/關晶體管開關比和載流子遷移率可推動未來超低功耗和低成本電子產品開發(fā)。石墨烯是已知最薄（每層0.5nm）的2維原子晶體，因為具有良好的電和熱性能，以及電子學和光子學的應用潛力，已引起廣泛關注。然而，許多應用都受到石墨烯零帶隙的限制，導致晶體管泄漏不適合用作數(shù)字電子產品。

加州大學圣巴巴拉分校電子和計算機工程系教授、納米電子研究實驗室主任Kaustav Banerjee解釋說：“除了它所具有的原子級平滑表面，如果兩層可以沿著一定的（Bernal或AB）方向對齊，通過創(chuàng)建兩層之間的電勢差，可在雙層石墨烯上建立0.25eV的帶隙，從而打破固有對稱性。”Banerjee補充道，“雙柵晶體管被專門設計以允許通過一個柵極在層之間建立電勢差，而另一柵極調制溝道的載流子”。他們的研究結果最近發(fā)表在《材料化學》。

以920℃相對低的溫度在一種精心設計雙功能（Cu:Ni）合金表面以確定的方式生長石墨烯薄膜，可在幾分鐘內完成對一個大面積（>3英寸×3英寸）Bernal（或AB）堆疊雙層石墨烯生長的驗證，并達到近100％的覆蓋面積。雙層石墨烯薄膜具有高達3450cm2/（V*s）的電子遷移率，可與剝離法制雙層石墨烯相媲美，從而證實非常高的質量。通過對具有開/關比記錄的高性能FET驗證而進一步證實生長石墨烯的質量。開/關比是低功耗數(shù)字電子產品的關鍵要求。

（工業(yè)和信息化部電子科學技術情報研究所  黃慶紅）