懸浮閘極成就完美石墨片接面
- 上線日期：2008/9/25 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網http://nano.nchc.org.tw/
美國科學家最近製作出具有懸浮式頂閘極(suspended top gate)的高品質石墨片(graphene)p-n-p接面，這項突破性的設計能改善目前讓科學家頭痛的石墨片受損問題，並且是製作無缺陷且高導電率的電子元件方面的重要技術發展。
石墨片(或譯為石墨烯)是由單層石墨原子組成的結構，由於兼具半導體和良好導電性，被視為後矽世代製作微小電子元件的材料之一。石墨片的特性之一在於它的電子密度和種類可以由局部靜電閘極直接加以操控，閘極與石墨片之間必須隔著一層絕緣層(例如金屬氧化物或有機聚合物)，然而由於石墨片只有單層原子厚，其結構很可能在沉積絕緣層的過程中受損，因而使導電性降低。
加州大學河濱分校的Chun Ning Lau等人最近克服了上述困難，他們以真空層做為絕緣能障的方式，來減少對於石墨片結構的損害，實現製作高遷移率的高品質石墨片p-n接面，在高磁場之下達到2e2/h的電導值。
此團隊利用多層微影來製作此元件，過程包含多次曝光及不同的顯影條件，但只用了一次金屬沉積步驟。這項製程對於製作懸浮結構而言成本不高，可避免損害或摻雜元件，並且與大型CMOS元件技術相容，同時真空又是可靠的介電質。這項技術也能用來製作微奈米機電元件中的移動部份，或在一般矽元件中製作空氣間隙，以減少能量損耗及元件間的互相干擾。
Lau表示，這種接面可協助偵測Klein paradox，即相對論性粒子能完全穿透無限高能障的現象，這種違反直覺的效應尚未在高能或原子核實驗中觀察到，但證據顯示石墨片上的電子也有此現象。其他有趣的應用包括電子透鏡，即利用即時操控電子軌跡的方式，像光學透鏡般將電子聚焦，由於這需要極純淨的石墨片，浮閘法將會是關鍵技術。詳見Appl. Phys. Lett. 92, 203103(2008)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/35643
譯者:張倫瑋(清華大學電子工程學系)
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