纳米标准与检测重点实验室第240期学术报告

报告题目：氮化硼表面手性可控的石墨烯纳米带制备与电子学应用

报 告 人：王浩敏 研究员，国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室

时  间：2020年8月21日（星期五）上午9:30

地  点：国家纳米科学中心 科研楼三层阶梯教室

邀 请 人：裘晓辉 研究员

报告摘要：石墨烯纳米带是超窄的条带状石墨烯，其具有优异的电学性能，有可能成为未来高性能半导体器件的理想基础材料。理想的石墨烯纳米带根据其边界手性不同展现出金属性或者半导体性。因此，为了实现石墨烯的能带及电学性质调控，制备具有特定手性的石墨烯纳米带成为关键。利用传统光刻方法得到的纳米带通常边界参差不齐。而其他制备方法也很难获得具有确定手性且宽度小于10纳米的石墨烯纳米带。近期有报道利用衬底催化设计出分子交联的方法成功制备出具有确定手性的石墨烯纳米带，但是如何将纳米带无损地转移至指定衬底并进行排布仍然是巨大的挑战。显然以上方法对于石墨烯在未来电子器件的应用上仍有存在较大局限。如何在绝缘衬底表面直接制备性能优良的石墨烯纳米带仍然是科学界亟待攻克的难题。报告人通过化学气相沉积法在六角氮化硼表面成功制备了边界平整且宽度可控的石墨烯纳米带。利用氮化硼表面沿着锯齿型或者扶手椅型方向的纳米沟槽为模板，通过气相催化实现单层石墨烯纳米带面内外延生长。该方法得到的石墨烯纳米带在室温下也能展示出高达10⁵的开关比，1500 cm²/Vs的载流子迁移率和近50纳米的载流子平均自由程。该多维度异质结纳米带仅具有几个苯环宽度，具有合适的带隙。制备工艺与目前的大规模集成电路制造工艺相兼容，该制备方法有可能为石墨烯纳米带在数字集成电路应用开辟新的道路。

References:

[1] Shujie Tang, Haomin Wang,* et al., Scientific Reports 3 :2666 (2013).

[2] S. Tang, H. Wang,* et al., Nature Communications 6, 6499 (2015).

[3] L. Chen, L. He, H.S. Wang, H. M. Wang,* et al., Nature Communications, 8, 14703 (2017).

[4] Lingxiu Chen, Haomin Wang*, et al., Nanoscale, 9, 11475 – 11479 (2017).

[5] Li He, Haomin Wang* et al., Nature Communications 10, 2815 (2019).

[6] Zhiyuan Shi, Haomin Wang,* et al., Nature Communications, 11, 849 (2020).

[7] Huishan Wang, Haomin Wang,* et al., to appeal in Nature Materials (2020).

报告人简介：王浩敏，男，中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员。1999、2002年毕业于华中科技大学分别获工学学士和硕士学位。2009年于新加坡国立大学电气与电脑工程系获博士学位。2011年加入信息功能材料国家重点实验室，现任研究员。2004年以来，瞄准石墨烯研究的国际前沿，围绕石墨烯在微电子应用面临的主要科学问题进行持续创新，探索其微电子学应用的发展方向及技术路线，拓展其在集成电路、计量等领域的应用，在石墨烯纳米带制备及其器件方面形成特色鲜明的系统研究。在Nat. Mater., Nat. Comm., Nano Lett., ACS Nano, Nanoscale, APL等刊物上发表论文39余篇，总它引5100次。授权国内专利28件，国际专利6件。嵌入氮化硼的石墨烯纳米带相关成果曾被Nature Nanotech.杂志做亮点报道。作为负责人和项目骨干承担国家重大专项、国家自然科学基金、中科院重点部署项目、中科院战略性先导专项项目课题、国家重点研发计划项目和上海市科委项目等多项科研项目。曾获得上海市自然科学奖一等奖（第二完成人）。