美研發(fā)石墨烯半導(dǎo)體量子點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)單分子傳感器

有一種“石墨烯半導(dǎo)體量子點(diǎn)(graphene quantum dots)”能實(shí)現(xiàn)單分子傳感器，也可能催生超小型晶體管或是利用半導(dǎo)體激光器所進(jìn)行的芯片上通訊；美國(guó)萊斯大學(xué)(Rice University)日前即發(fā)表了該校進(jìn)行這種技術(shù)研發(fā)的相關(guān)計(jì)劃。

　　研究人員表示，半導(dǎo)體量子點(diǎn)是一個(gè)個(gè)能夠禁錮激子(exciton)──也就是互相束縛的電子-電洞對(duì)(electron-hole pair)──的空缺(即阱狀)，能制作出在特性上優(yōu)于目前那些大宗材料的半導(dǎo)體組件。而萊斯大學(xué)的發(fā)現(xiàn)是，能在量子阱的底部留下單層的碳。

　　稱為石墨烯的石墨薄片通常會(huì)與單層氦結(jié)合，氦會(huì)讓該種材料由導(dǎo)體轉(zhuǎn)換為絕緣體；研究人員是透過(guò)移除石墨薄片兩面的氦原子島，做出以上的推論。被絕緣體包圍的、微小的導(dǎo)電石墨烯阱，可用來(lái)做為量子阱。

　　以上理論性研究是由萊斯大學(xué)教授Boris Yakobson，率領(lǐng)博士后研究員Abhishek Singh與Evgeni Penev共同進(jìn)行；他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氦的次晶格(sublattice)被移除，一個(gè)具有清晰邊界的精巧六角形阱狀，就會(huì)出現(xiàn)在石墨烯與石墨烯之間。如此一來(lái)，這些量子阱應(yīng)該會(huì)具有一致特性，而且電荷泄漏非常小──而這兩個(gè)都是制作可用組件所必須的。

　　接下來(lái)研究人員將研究移除氦原子的技術(shù)，好讓他們能透過(guò)改變半導(dǎo)體量子點(diǎn)的尺寸來(lái)調(diào)整組件之間的能隙；然后就能針對(duì)特殊應(yīng)用來(lái)轉(zhuǎn)換其特性，例如用來(lái)制作化學(xué)傳感器、太陽(yáng)能電池、醫(yī)療成像裝置或是納米級(jí)電路等等。