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)，研究人員開發(fā)出了一種新的分層結(jié)構(gòu)。材料裝配過程中防止界面污染，另外，將石墨烯作為二維材料樣品，表明這兩種方法的結(jié)合將形成一種無污染的石墨烯，目前還沒有實(shí)現(xiàn)。

本文的合著者、電氣工程教授KenShepard說：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，目前可以通過二維晶體的機(jī)械組裝來制造混合物，沒有人能夠成功地實(shí)現(xiàn)石墨烯等二維材料的純邊緣接觸過程。

他補(bǔ)充道：早期的研究主要集中在如何通過諸如摻雜等其他工藝來改善頂部接觸。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，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：在這項(xiàng)工作中，我們的團(tuán)隊(duì)解決了暴露和污染問題。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。通過只接觸石墨烯的一維邊緣，我們已經(jīng)開發(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，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。Dean解釋說，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，這可以通過橫截面E來確認(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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