项目名称
面向未来高性能电子器件的石墨烯纳米带
项目负责人
史志文
项目完成人
史志文、吕博赛、陈佳俊、娄硕、沈沛约、李灿、胡成、周先亮、王孝群、贾金锋、梁齐、王世勇、李听昕、陈国瑞
项目完成单位
上海交通大学物理与天文学院
合作单位：武汉大学、以色列特拉维夫大学、深圳先进技术研究院
项目简介
立项依据：
石墨烯具有超高的载流子迁移率，导电性能优异，是未来高性能电子器件与芯片的理想候选材料。然而，其“零带隙”特征却成为限制其应用的“致命缺陷”。相比之下，宽度小于10纳米的一维材料——石墨烯纳米带则可以通过量子限域效应打开带隙，弥补这一缺陷。不过，制备高质量的石墨烯纳米带一直存在巨大挑战。国际上石墨烯诺奖团队、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、MIT和国内北京大学、清华大学、中科院物理所、化学所等众多国际知名研究团队为突破高迁移率的半导体石墨烯纳米带做出了长期艰苦卓绝的努力，但仍未攻克。
主要创新点：
1） 首创原子层间滑移生长新技术，实现六方氮化硼原子层间的嵌入式生长超长超窄且手性一致的石墨烯纳米带，为发展新一代超快运算、超低功耗碳基纳米信息技术提供了新材料体系；
图1：六方氮化硼原子层间嵌入式生长石墨烯纳米带
2） 成功构建独特的原位封装纳米带晶体器件，并获得优异性能：室温下，器件的开关比可达106，载流子迁移率高达4,600 cm2V–1s–1，是石墨烯纳米带器件的最高纪录。
图2：“原位封装”的石墨烯纳米带晶体管器件
标志性成果：
Graphene Nanoribbons Grown Within h-BN Stacks for High-Performance Electronics. Nature 628, 758-764 (2024)
科学意义：
出色的晶体管器件性能表明层间石墨烯纳米带有望在未来的高性能碳基纳米电子器件中扮演重要的角色。该研究向微电子领域先进封装架构的原子制造迈出了关键一步，预计将对碳基纳米电子学领域产生重要影响。
图3：基于封装石墨烯纳米带的碳基芯片概念图
本文来自上海交通大学物理与天文学院，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
