以原子力顯微鏡探針寫出石墨片奈米線
- 上線日期：2010/7/12 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國及法國科學家開發出一套僅有單一步驟的製程，能在石墨片(graphene，又譯石墨烯)上製作奈米電路。這項新技術係利用加熱後的原子力顯微鏡(AFM)探針在石墨片氧化物上寫入導電奈米線，非常適合製作可撓式奈米電子元件。
石墨片是具有六角晶格且僅單原子厚的平面碳材料，由於具備獨特的物理性質，被認為在未來能取代電子元件中的矽。例如它能用來製作超快電晶體，因電子能以極快的速度在其中運動。單層石墨片亦具有透光性，相較於主流透明導電材料氧化銦錫，石墨片有低價且可彎曲的優勢，可應用於顯示器、觸控式螢幕及太陽電池上。石墨片電極的高表面積特性也有助於增進電容元件的電荷密度，低質量的優點更適合用來製作可攜式裝置。
然而，要製作上述元件，科學家必須大量製造穩定的石墨片電子電路。美國海軍研究實驗室的Paul Sheehan與喬治亞理工學院的Elisa Riedo及其同事們發展出「熱化學奈米微影術」(thermochemical nanolithography)，利用石墨片氧化物加熱後會從絕緣體還原成導電石墨片的特性，以加熱的AFM探針頭以製作寬僅12 nm的奈米導線。此項精確技術可以確保其餘石墨氧化物維持絕緣狀態，並藉由不同的寫入溫度(130°C以上)改變奈米導線的導電率，變化可達四個數量級。
Sheehan指出這項技術的優點在於簡單、耐用、具重複性，而且在石墨片轉移至基板前後都適用。Riedo進一步補充，這種利用熱奈米針尖來改變材料化學特性的製程有廣泛的應用價值，能以不同溫度的探針陣列在絕緣基材上寫入半導體性或金屬性線條。該團隊表示此奈米導線的導電率優於掺雜過的非晶矽，可媲美大多數掺雜過的聚合物導體。
Sheehan認為石墨片可望成為奈米級的「電子麵包板」。相較於目前已經究得相當透徹的碳相關化學及奈米碳管，石墨片仍是一個充滿驚喜的開發中領域。該團隊目前正設法推廣其成果，進行將單層石墨片轉移至矽晶圓的相關研究。詳見Science | DOI: 10.1126/science.1188119。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/42892
譯者:劉家銘(成功大學物理系)
責任編輯:蔡雅芝
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