中國科大實現(xiàn)在單層氧化石墨烯上直寫制備納米功能器件

近日，中國科學技術(shù)大學合肥微尺度物質(zhì)科學國家實驗室在分子尺度量子調(diào)控研究領(lǐng)域取得新進展。研究人員利用原子力針尖誘導的局域催化還原反應(yīng)實現(xiàn)了在單層氧化石墨烯上直寫納米圖形和制備功能器件，該研究成果在線發(fā)表在月3日出版的《自然-通訊》雜志上。

　　單層石墨烯具有*的電子結(jié)構(gòu)和電學、熱學、力學性能，有望成為未來信息器件的理想材料。如何在二維的石墨烯上直接裁剪或制備出各種納米圖形，是實現(xiàn)人們夢想的全碳基電路的前提，也被認為是石墨烯研究領(lǐng)域挑戰(zhàn)的方向之一。

　　針對上述挑戰(zhàn)，合肥微尺度國家實驗室分子尺度量子調(diào)控研究團隊的王曉平教授研究組和羅毅教授研究組緊密合作，提出了在絕緣的氧化石墨烯上通過局域的還原反應(yīng)，直接制備導電的納米圖形并構(gòu)筑器件及互聯(lián)電路的新設(shè)計思想。博士生張琨等人利用鍍鉑原子力針尖的局域催化作用，在氫氣氛和低溫加熱的條件下，制備出zui小寬度僅20nm的還原石墨烯條帶圖形，其電導率超過04S/m，比氧化石墨烯提高了6個數(shù)量級。

　　利用此方法，他們還成功演示了納米互聯(lián)電路和場效應(yīng)晶體管器件，器件的遷移率可達20cm2/Vs，明顯優(yōu)于目前常用的導電聚合物和非晶硅場效應(yīng)管器件的遷移率性能。此外，他們通過理論計算，揭示了這種局域還原反應(yīng)的微觀機理。這一技術(shù)具有圖形和器件可直寫、線條寬度可控、制備條件溫和（任意襯底、常壓、近室溫）、同現(xiàn)有微電子技術(shù)兼容等顯著優(yōu)點，因而有望推動石墨烯納米器件、電路與集成的zui終實現(xiàn)和應(yīng)用。

　　這項研究得到了國家重大研究計劃量子調(diào)控項目和國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體等項目的資助。