韓國半導(dǎo)體新進(jìn)展 石墨烯量子點(diǎn)技術(shù)再上層樓

韓國開發(fā)出更有效的超微細(xì)半導(dǎo)體粒子的“石墨烯量子點(diǎn)”技術(shù)，預(yù)計(jì)能對新一代電子產(chǎn)品的元件“單電子晶體管”發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

ε山科學(xué)技術(shù)研究院(UNIST)表示，自然科學(xué)部申鉉錫教授的小組開發(fā)出“能在六方晶系氮化硼(h-BN)單一層內(nèi)規(guī)律排列石墨烯量子點(diǎn)的二維平面復(fù)合體”的技術(shù)，同時，用六方晶系氮化硼控制一個電子來傳達(dá)信號的裝置“垂直隧道環(huán)單電子晶體管”也開發(fā)成功，這一結(jié)果也被刊登在國際學(xué)術(shù)雜志《自然通訊》(Nature Communications)1月16日的網(wǎng)絡(luò)版上。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以組成的六角型如蜂巢晶格連接的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料，特色是非常薄，不論從物理角度、化學(xué)角度來看穩(wěn)定性都很高，導(dǎo)電效率也相當(dāng)好，被視為“夢想的新材料”。若將此物質(zhì)縮小到數(shù)納米的大小，便會成為“石墨烯量子點(diǎn)”。

六方晶系氮化硼(Hexagonal Boron Nitride，h-BN)則是氮和硼以六角形蜂巢狀結(jié)合而成的原子，也進(jìn)一步地被稱為“白色的石墨烯”，與石墨烯不同的地方是，白色的石墨烯具有不讓電流流動的特性，可應(yīng)用在二維絕緣材料上。

石墨烯量子點(diǎn)是數(shù)納米(1納米等于10億分之1米)大的半導(dǎo)體納米粒子，有電流流過或光線照射就會發(fā)光的特性，因此外界也關(guān)注這會成為新一代顯示器、生物成像系統(tǒng)以及傳感器的材料。不僅如此，此材質(zhì)即使只用少量的電能也能快速處理信息，因此有機(jī)會用于新一代量子情報通訊技術(shù)。

特別的是，到目前為止石墨烯量子點(diǎn)一直都是使用化學(xué)的液相剝離法，或是物理性的球磨法來制成，但在這種情況下要得到理想的石墨烯大小相當(dāng)困難，加上周遭常常附著各種雜質(zhì)，妨礙了電子的流動，也會導(dǎo)致石墨烯量子點(diǎn)難以發(fā)揮原有的特性。

但這次申鉉錫小組所研究的方法，是能隨自己的需求調(diào)整石墨烯量子點(diǎn)的大小，同時也找出消除雜質(zhì)的方法。論文的第一作者，UNIST能源工程系博士班的金光宇研究員表示，由于石墨烯和六方晶系氮化硼在結(jié)構(gòu)上相似，所以在氮化硼內(nèi)部制作石墨烯也是可行的。以新的技術(shù)制造而成的石墨烯量子點(diǎn)的周Χ的氮化硼進(jìn)行了化學(xué)結(jié)合，并包Χ著石墨烯量子點(diǎn)，使雜質(zhì)最小化。

申鉉錫教授則對此表示，利用新技術(shù)所制造的石墨烯量子點(diǎn)能夠使用庫侖阻塞效應(yīng)(Coulomb Blockade)，因此可以一次只控制一個電子。這也是首次運(yùn)用石墨烯和六方晶系氮化硼層層堆砌成“垂直隧道環(huán)單電子晶體管”的案例。申鉉錫也接著強(qiáng)調(diào)：“以石墨烯量子點(diǎn)為基礎(chǔ)制成的晶體管，δ來能快速的處理信息，并且能以低功率的方式啟動設(shè)備，這也是技術(shù)帶來的進(jìn)步?！?/p>