行业背景:石墨烯是一种单层碳原子以六角晶格排列的材料,因其独特的狄拉克锥能带结构而备受瞩目。不过,这种结构也导致了其无带隙的特性,限制了它在逻辑电路中的应用潜力。然而,研究人员已经找到了有效调制石墨烯带隙结构的策略,这对于石墨烯电子学的发展至关重要。
技术思路:天津大学及佐治亚理工学院的联合团队在使用特殊熔炉在碳化硅(SiC)晶圆上生长石墨烯时取得突破。通过对生长环境的温度、时间及气体流量进行严格控制,确保碳原子在碳化硅衬底上能形成高度有序的结构,制造得当时,外延石墨烯会与碳化硅发生化学键合,并开始表现出半导体特性。而这种半导体石墨烯的电子迁移率远超硅材料,表现出了十倍于硅的性能,并且拥有硅材料所不具备的独特性质。
图6:石墨烯半导体。(图片来源:天津大学)
未来应用:石墨烯带隙为零这一大关键问题被解决,为其未来应用找到了新的突破口,包括集成电路、场效应晶体管、大功率LED散热、可穿戴电子器件、石墨烯化学传感器等各种应用。但石墨烯半导体很大可能像碳化硅和氮化镓一样,为半导体制造和下游产品,给出更多选择,并非取代硅技术。
技术突破性:★★★☆☆
商业化进展:★★★☆☆