在奈米管內形成「虛擬」量子點陣列
- 上線日期：2009/8/18 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
有鑑於電子元件日趨微小化，科學家正在尋找利用奈米材料來製作微型分子電路(molecular circuit)因的新方法。最近，由日本、韓國及法國合組的研究團隊證明可以在奈米碳管內形成一維的量子點陣列(1D quantum-dot array)的電子特性，這項技術可望使電子元件挑戰10 nm以下的尺度。
奈米碳管由於優異的機械及電子特性，被認為極適合應用在電子元件中。不過，研究人員必須找出調變碳管電子結構(electronic structure)的方法，才能賦予這種材料不同的功能。然而原始碳管的管壁結構非常穩定，因此很難對它進行化學摻雜(chemical doping)。
最近，日本理研(RIEKEN)的Yousoo Kim與韓國、法國的合作者以一個簡單的方法，克服了此問題。他們將碳管置於單晶銀(Ag(100))的基板上，藉由碳管與Ag的晶格不匹配(missalignment)，在管中形成類似量子點陣列的效應。此技術的優點是不需要對碳管進行任何化學或物理的改質處理，也不需要在碳管中真正填入物質。
該研究團隊發現，奈米碳管的電子特性強烈受到底下金屬基板晶格的影響。由這些週期性量子井結構造成的量子侷限效應(quantum confinement)可涵蓋整根碳管，且侷限區域的大小可以由碳管與基板的晶格不匹配程度加以控制。晶格不匹配程度也會影響奈米碳管的能帶結構，使其像超晶格(superlattice)般具有週期性調變的能隙，因此表現就像一維的量子點。
此外，由於侷限區域極小，侷限效應造成的碳管能階分裂(energy level splittings)非常大(約260 meV)，意味著這種結構可以在室溫下操作，不像以往只能處於超低溫環境中。此團隊目前計算研究其他的奈米系統，如奈米線甚至是石墨片(graphene)。詳見Nature Nanotechnology doi:10.1038/nnano.2009.182 。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/39931
譯者:蘇清源(清華大學工程與系統科學研究所)
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