Графеновые наноленты: точная фabрикация и الناشщие электронные применения

Уникальный электронный ландшафт графена

Чистый графен — полупроводник с нулевой запрещенной зоной; валентная и проводимая зоны встречаются, что идеально для непрерывной электронной проводимости, но проблематично, когда требуется выключатель вкл/выкл. Сужая графен в ленты шириной всего несколько нанометров, можно индуцировать запрещенную зону. Например, плотные массивы лент шириной 10 нм демонстрируют запрещенную зону около 0.2 эВ, открывая дверь к транзисторной производительности.

Передовые производственные техники

В отличие от конвенциональной сверху-вниз литографии, современные подходы строят графеновые наноленты (ГНЛ) атом-за-атомом из предшественников малых молекул, обеспечивая равномерную ширину и структуру краев. Ключевые фabрикационные пути включают:

• Графитовая нанотомия — алмазный нож режет объемный графит на наноблоки, затем эксфолирует в ГНЛ (группа Berry).
• Распаковка углеродных нанотрубок — многослойные трубки раскрываются в растворе переманганатом калия и серной кислотой (группа Tour), или плазменным травлением при частичном встраивании в полимерные пленки.
• Нисходящий рост на SiC — ионная имплантация с последующим вакуумным или лазерным отжигом дает ГНЛ непосредственно на субстратах карбида кремния.

Нисходящие методы производят ленты с почти идентичными размерами и атомно-гладкими краями, необходимыми для высокомобильного электронного транспорта.

Рекордно узкие ленты

Исследователи в IBM и Калифорнийском университете в Риверсайде фabриковали самые тонкие массивы ГНЛ до сих пор — каждая лента только 10 нм ширина — на вейферах карбида кремния. Достижение таких узких ширин только конвенциональной литографией практически невозможно, но гибридный процесс, комбинирующий e-луч (или стандартную фотолитографию) с блок-кополимерной самосборкой (используя PS/PMMA ламеллы) позволяет массовое производство. Эти массивы покрывают примерно 50% канала устройства, доставляя высокие плотности тока, нужные для интегральных схем.

Через тщательный контроль ширины ленты, терминации краев и плотности массива эти ГНЛ обещают исключительную электронную производительность, приближая графен к основному потоку наноэлектронных применений.