缺陷可提高石墨片導電性
- 上線日期：2009/6/19 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
傳統的導電材料雜質越多越不利於導電，但最近瑞典及美國的研究人員卻發現，添加缺陷可以顯著提升石墨片(graphehe)的導電率。這個反常的行為雖然讓人意外，但對於製造以石墨片為基礎的電子元件可能相當重要。
石墨片兼具為半導體及良導體的特性使其在製作下一代電子元件上倍受看好。然而在實際應用元件問世之前，研究人員必須能夠控制該材料的電子結構，目前已有許多方法可以辦到這一點，例如產生隙能、利用缺陷造成能隙態(gap state)以及利用化學處理或以粒子轟擊結構來控制其導電度。
通常在材料中的缺陷會散射電子而降低導電性，瑞典Uppsala大學的Klaus Leifer等人也確實發現當缺陷密度在0.01和0.05%之間時，石墨片的電阻率會上升。但在缺陷密度較小時，導電性卻是隨密度升高，這是因為缺陷會增加費米能之上的局部態密度。該團隊表示，這些額加的能隙態在材料中建立了一個使其行為類似金屬的區域。
該團隊在理論和實驗上都獲得驗證。在理論上，他們使用了Green函數及密度泛函理論來計算石墨片的能帶結構及局部能態密度，並進一步得到石墨片導電率與缺陷密度的函數關係。在實驗方面，該團隊在鎢基板上沉積石墨片，石墨片往外延伸約一微米，因此研究人員可以將它接上寬僅10 nm的控制器，再以電線連接控制器與基板，然後進行石墨片的電性測量。為了加入缺陷，該團隊將樣本浸入氫氯酸溶液中，結果發現導電性增加了約一個數量級。
Leifer表示，這項研究提供了一個能永久改變石墨片能帶結構的方法，並可望用來在石墨片中製作電子接面，這是電子元件製作上必需的一個重要步驟。該團隊目前正在準備能透過化學處理及粒子轟擊來改變石墨薄片物理性質的實驗平台。詳見arxiv.org/abs/0905.1346。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/39191
譯者:劉家銘(成功大學物理系)
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