石墨烯上製圖新招─震波轟擊
- 上線日期：2012/1/2 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國研究人員研發出一種在石墨烯(graphene)上定義奈米圖案的新方法，利用雷射剝蝕誘發的壓力震波(laser ablation-induced shock pressure)來擊穿石墨烯，此舉可在石墨烯上製作出奈米級圖樣，並且具有簡單、快速以及製作規模容易放大的優點。
石墨烯為一單原子厚的二維碳材料，具有許多獨特的機械、電性與熱性質，因此能多方應用於許多領域。然而，本質(intrinsic)石墨烯屬於半金屬或零能隙半導體，若想要以石墨烯製作各種半導體電子元件，首先必須使石墨烯產生能隙。
過去在石墨烯上製作電路佈局或產生圖案主要是採用微影(lithography)製程，最近，普渡(Purdue)大學與亞歷桑納州立大學(Arizona State University)的研究團隊發展出另一種替代方案：以雷射剝蝕誘發的壓力震波(laser ablation-induced shock pressure)來擊穿石墨烯。
普渡的研究人員採用脈衝寬度約7 nm的Q開關Nd:YAG雷射，在受雷射剝蝕層內產生強又短的震波衝擊，調整雷射強度可控制所產生之壓力。他們在單層石墨烯上製造出直徑分別為50、100及200 nm的奈米孔陣列。實驗結果顯示，儘管石墨烯的拉伸強度(tensile strength)高達約150 GPa，擊穿出奈米孔洞所需之壓力僅約1.2–2.5 GPa之間。
亞利桑那的研究人員則以分子動力學(molecular dynamics, MD)來模擬石墨烯的動態擊穿過程。就直徑50和100 nm的奈米孔洞而言，他們的理論預測與實驗結果相當接近。他們也模擬了直徑更小(因此更難做實驗)的奈米孔洞，計算出石墨烯斷裂時的臨界壓力。這些模擬結果可用來協助分析石墨烯的機械性質，而此研究對於探討石墨烯的機械性質提供了相當好的素材。詳見Nanotechnology 22, p.475303 (2011)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/lab/47935
譯者:劉家銘(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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