天津大学纳米中心半导体石墨烯研究获突破

天津大学天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心马雷教授团队在半导体石墨烯领域取得显著进展，攻克了长期以来阻碍石墨烯电子学发展的关键技术难题，成功制备出高迁移率半导体外延石墨烯，表现出了10倍于硅的性能。

《自然》杂志网站目前以《碳化硅上生长的超高迁移率半导体外延石墨烯》为题在线发布了这一研究成果。

石墨烯，是首个被发现可在室温下稳定存在的由单层原子或分子组成的晶体，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。但是其特有的零带隙的结构，是困扰石墨烯研究者数十年的难题。如何打开带隙是开启“石墨烯电子学”大门的“关键钥匙”。

马雷教授研究团队通过对外延石墨烯生长过程的精确调控，成功地在石墨烯中引入了带隙，创造了一种新型稳定的半导体石墨烯。这项科技通过对生长环境的温度、时间及气体流量进行严格控制，确保了碳原子在碳化硅衬底上能形成高度有序的结构。这种半导体石墨烯不仅具有带隙，在室温下也拥有远超过硅材料的电子迁移率，并且拥有硅材料所不具备的独特性质。

据介绍，该项研究采用创新的准平衡退火方法制备的超大单层单晶畴半导体外延石墨烯，具有生长面积大、均匀性高、工艺流程简单、成本低廉等优势，弥补了传统生产工艺的不足，其室温迁移率优于目前所有单层晶体至少一个数量级，基本满足了工业化应用需求。