[編者按]現(xiàn)今，科學(xué)家對(duì)石墨烯的研究越來(lái)越深入，期待它帶來(lái)新的驚喜。近日，國(guó)外科學(xué)家合作研發(fā)出讓石墨烯和硅基技術(shù)“聯(lián)姻”的方法，制造出石墨烯—硅化物，可廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體設(shè)備等領(lǐng)域。這項(xiàng)成果將為半導(dǎo)體發(fā)展帶來(lái)新福音。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月10日（北京時(shí)間）報(bào)道，奧地利、德國(guó)和俄羅斯的科學(xué)家們合作研發(fā)出一種新方法，可以很好地讓“神奇材料”石墨烯同現(xiàn)有占主流的硅基技術(shù)“聯(lián)姻”，制造出在半導(dǎo)體設(shè)備等領(lǐng)域廣泛運(yùn)用的石墨烯-硅化物。相關(guān)研究發(fā)表在英國(guó)自然集團(tuán)旗下的《科學(xué)報(bào)告》雜志上。
石墨烯是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的二維晶體，只有一層碳原子的厚度，是迄今最薄也最堅(jiān)硬的材料，其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能超強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硅和其他傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料�？茖W(xué)家們認(rèn)為，石墨烯有望徹底變革材料科學(xué)領(lǐng)域，未來(lái)或能取代硅成為電子元件材料，廣泛應(yīng)用于超級(jí)計(jì)算機(jī)、柔性觸摸屏、環(huán)保和醫(yī)療設(shè)備、光子傳感器以及有機(jī)太陽(yáng)能電池等諸多領(lǐng)域。
但石墨烯征服硅谷之路面臨的主要障礙是成功地將石墨烯整合到成熟的金屬—硅化物技術(shù)內(nèi)�，F(xiàn)在，來(lái)自維也納大學(xué)、德國(guó)和俄羅斯的研究人員成功地構(gòu)建出一種新奇且高質(zhì)量的處于一層石墨烯保護(hù)和覆蓋下的金屬硅化物結(jié)構(gòu)。
為了揭示這一新結(jié)構(gòu)的基本屬性，科學(xué)家們采用了基于愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)而研制的角分辨光電子能譜儀（ARPES）。當(dāng)一個(gè)光粒子同一種材料相互作用時(shí)，它能將所有能量傳遞給材料內(nèi)的一個(gè)電子。如果光粒子的能量足夠大，電子獲取的能量就足以讓它從物質(zhì)中逃逸。ARPES使科學(xué)家們能通過(guò)確定電子逃離物質(zhì)的角度，提取這種材料的電子屬性等相關(guān)信息。
該研究的合作者、奧地利維也納大學(xué)材料學(xué)研究所電子屬性研究中心的亞歷山大·格魯雷斯和尼克雷·沃比提斯基表示：“單原子厚度的石墨烯層以及由其制成的混合材料使我們能借用ARPES研究很多新奇的電子現(xiàn)象。”
借用ARPES，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這種石墨烯覆蓋的硅化物不會(huì)被氧化，所以，其可以用于很多電子材料和設(shè)備中。最重要的是，石墨烯層幾乎不同其覆蓋的硅化物發(fā)生反應(yīng)，這就讓其屬性得以保存完好。這種石墨烯-硅化物有望廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、自旋電子、光伏以及熱電設(shè)備中。
石墨烯和硅的關(guān)系在這里從替代變成了集二者所長(zhǎng)的融合，表面上是研究路線的轉(zhuǎn)變，實(shí)際上反映了石墨烯技術(shù)難以快速突破的無(wú)奈。人們已經(jīng)對(duì)石墨烯材料給予了足夠的熱情和期待，因此，科學(xué)家們?cè)斐鍪杌铮罱K目的也不是研究新奇的電子現(xiàn)象，而是新電子現(xiàn)象所能帶來(lái)的新應(yīng)用和新突破。當(dāng)然，如果石墨烯技術(shù)能夠通過(guò)這種折中辦法成功翻越實(shí)用和產(chǎn)業(yè)化的高山，則對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)都將是一大幸事。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月10日（北京時(shí)間）報(bào)道，奧地利、德國(guó)和俄羅斯的科學(xué)家們合作研發(fā)出一種新方法，可以很好地讓“神奇材料”石墨烯同現(xiàn)有占主流的硅基技術(shù)“聯(lián)姻”，制造出在半導(dǎo)體設(shè)備等領(lǐng)域廣泛運(yùn)用的石墨烯-硅化物。相關(guān)研究發(fā)表在英國(guó)自然集團(tuán)旗下的《科學(xué)報(bào)告》雜志上。
石墨烯是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的二維晶體，只有一層碳原子的厚度，是迄今最薄也最堅(jiān)硬的材料，其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能超強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硅和其他傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料�？茖W(xué)家們認(rèn)為，石墨烯有望徹底變革材料科學(xué)領(lǐng)域，未來(lái)或能取代硅成為電子元件材料，廣泛應(yīng)用于超級(jí)計(jì)算機(jī)、柔性觸摸屏、環(huán)保和醫(yī)療設(shè)備、光子傳感器以及有機(jī)太陽(yáng)能電池等諸多領(lǐng)域。
但石墨烯征服硅谷之路面臨的主要障礙是成功地將石墨烯整合到成熟的金屬—硅化物技術(shù)內(nèi)�，F(xiàn)在，來(lái)自維也納大學(xué)、德國(guó)和俄羅斯的研究人員成功地構(gòu)建出一種新奇且高質(zhì)量的處于一層石墨烯保護(hù)和覆蓋下的金屬硅化物結(jié)構(gòu)。
為了揭示這一新結(jié)構(gòu)的基本屬性，科學(xué)家們采用了基于愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)而研制的角分辨光電子能譜儀（ARPES）。當(dāng)一個(gè)光粒子同一種材料相互作用時(shí)，它能將所有能量傳遞給材料內(nèi)的一個(gè)電子。如果光粒子的能量足夠大，電子獲取的能量就足以讓它從物質(zhì)中逃逸。ARPES使科學(xué)家們能通過(guò)確定電子逃離物質(zhì)的角度，提取這種材料的電子屬性等相關(guān)信息。
該研究的合作者、奧地利維也納大學(xué)材料學(xué)研究所電子屬性研究中心的亞歷山大·格魯雷斯和尼克雷·沃比提斯基表示：“單原子厚度的石墨烯層以及由其制成的混合材料使我們能借用ARPES研究很多新奇的電子現(xiàn)象。”
借用ARPES，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這種石墨烯覆蓋的硅化物不會(huì)被氧化，所以，其可以用于很多電子材料和設(shè)備中。最重要的是，石墨烯層幾乎不同其覆蓋的硅化物發(fā)生反應(yīng)，這就讓其屬性得以保存完好。這種石墨烯-硅化物有望廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、自旋電子、光伏以及熱電設(shè)備中。
石墨烯和硅的關(guān)系在這里從替代變成了集二者所長(zhǎng)的融合，表面上是研究路線的轉(zhuǎn)變，實(shí)際上反映了石墨烯技術(shù)難以快速突破的無(wú)奈。人們已經(jīng)對(duì)石墨烯材料給予了足夠的熱情和期待，因此，科學(xué)家們?cè)斐鍪杌铮罱K目的也不是研究新奇的電子現(xiàn)象，而是新電子現(xiàn)象所能帶來(lái)的新應(yīng)用和新突破。當(dāng)然，如果石墨烯技術(shù)能夠通過(guò)這種折中辦法成功翻越實(shí)用和產(chǎn)業(yè)化的高山，則對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)都將是一大幸事。
