利用巴克球製作石墨烯量子點
- 上線日期：2011/4/15 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
新加坡科學家最近發現巴克球(buckyball, 即碳六十C60)可以用來製作石墨烯量子點(grahene quantum dot)。這種結構被看好適合應用在次世代電子元件，例如奈米線路中的單電子電晶體(single-electron transistor)。
石墨烯是單原子厚的二維碳結構，通常是由石墨上剝離取得，由於它具備極佳的電、熱及機械性質，被看好會取代矽成為電子元件的主要材料。例如電子在石墨烯上表現得像是沒有靜止質量的相對論粒子，速度高達106 m/s，而且這些特性對於只包含數個苯環的小型石墨烯元件依舊成立。
在此之前，科學家只能利用帶狀石墨烯製作電晶體，不過長條狀並不能讓導電性發揮要極至，如果改成以能侷限電子的結構來製作，效果應該會更好。選擇之一是量子點，它是由數千原子組成的半導體微晶，不過要由帶狀石墨烯製作出量子點，對現行"由大作小"方法而言是一項挑戰。
最新加坡大學的Kian Ping Loh等人發展出第一個"由小作大"的方法，利用富勒烯分子做為先驅物，製作出尺寸小於10 nm的量子點，而且有別於"由大作小"方法，如此產生的量子點大小及形狀都很一致。該團隊是在高溫的釕(ruthenium)基板上分解C60分子，釕金屬扮演觸媒的角色，使C60碎裂成碳簇並散佈在基板上，隨後結集成量子點，過程可以掃描式電子顯微鏡加以觀察。
該團隊藉由控制基板表面的碳簇密度，來限制碳簇的結集，並發現在絕對溫度825 K下，不同形狀的碳簇會結晶形成幾何上定義清楚的六角石墨烯量子點。他們還發現這種量子點的能隙與其尺寸成反比，即量子點越小，能隙越寬。這點很重要，因為石墨烯是金屬性的，利用尺寸調整能隙使其變成半導體，正是目前石墨烯相關研究的主要目標之一。
該團隊目前計畫將製成的量子點分離出來並用於製作元件，也將研究這種量子點的活性。詳見Nature Nanotechnology | doi:10.1038/nnano.2011.30。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/45591
譯者:蔡雅芝(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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