ACS Nano：原子级精确石墨烯纳米带的边缘接触

成果介绍

自下向上合成的石墨烯纳米带(GNRs)是一类新兴的量子材料，具有优异的性能，包括原子可控的均匀性和化学可调的电子性能。基于GNRs的器件是下一代电子、自旋电子和热电应用的有希望候选者。然而，由于它们的尺寸非常小，与GNRs进行电接触仍然是一个主要挑战。目前，最常用的方法是顶部金属电极和底部石墨烯电极，但对于这两种方法，接触电阻都期望与重叠面积成比例。

有鉴于此，近日，瑞士苏黎世联邦理工学院Mickael L. Perrin，瑞士联邦材料科学与技术实验室Michel Calame和Jian Zhang（共同通讯作者）等开发了金属边缘接触来接触h-BN封装后的九原子armchair型GNRs(9-AGNRs)，从而产生超短接触长度。研究发现，器件中的电荷传输通过两种不同的机制发生：在低温(9 K)下，电荷流过单个GNR，导致具有明确定义库仑钻石(CDs)的量子点(QD)行为，附加能量在16至400 meV范围内。当温度高于100 K时，温度激活跳变和极化激元辅助隧穿的组合起作用，电荷能够在9-AGNRs网络中流动，其距离大大超过单个GNR的长度。在室温下，电压为0.2 V时，短沟道场效应晶体管器件的开/关比高达3×10⁵，导通电流高达50 nA。此外，发现边缘接触器件的接触性能与顶部/底部接触几何形状相当，但占地面积显著减少。总的来说，本文的工作表明，9-AGNRs可以在超短沟道FET器件的末端接触，同时封装在h-BN中。

图文导读

图1. 器件几何和表征。

图2. 低温(9 K)下量子点的行为。

图3. GNR网络中的电荷传输。

文献信息

Edge Contacts to Atomically Precise Graphene Nanoribbons

（ACS Nano, 2023, DOI:10.1021/acsnano.3c00782）

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00782