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中南大學(xué)孫健、劉曉遲團(tuán)隊(duì)發(fā)表了關(guān)于石墨烯納米帶單量子點(diǎn)器件的實(shí)驗(yàn)研究成果

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1167次  |  2019年06月14日  

近日,中南大學(xué)物理與電子學(xué)院“超微結(jié)構(gòu)與超快過(guò)程湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”孫健教授、劉曉遲副教授研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)刊物《ACSNano》(JCR1區(qū),自然指數(shù)期刊,影響因子13.7)發(fā)表了關(guān)于石墨烯納米帶單量子點(diǎn)器件的實(shí)驗(yàn)研究成果。論文題為“QuantumDotFormationinControllablyDopedGrapheneNanoribbon”,是該團(tuán)隊(duì)與日本國(guó)立北陸先端科技大學(xué)HiroshiMizuta教授團(tuán)隊(duì)合作研究成果,孫健教授是論文的唯一通訊作者。


石墨烯單量子點(diǎn)晶體管器件對(duì)于凝聚態(tài)物理中研究電子輸運(yùn)性質(zhì)有著重要的意義,其次也在電子器件領(lǐng)域也有著廣泛的潛在應(yīng)用。與半導(dǎo)體二維電子氣體系不同,單層石墨烯是沒(méi)有帶隙的半金屬材料,不能通過(guò)傳統(tǒng)的柵極靜電場(chǎng)拘束效應(yīng)來(lái)構(gòu)建量子點(diǎn)器件。而需要通過(guò)納米加工技術(shù)將石墨烯刻蝕成幾十納米寬的納米帶去打開(kāi)一個(gè)能隙,同時(shí)通過(guò)加工不同的寬度在納米帶中實(shí)現(xiàn)單量子點(diǎn)的能帶結(jié)構(gòu),器件的加工難度大。


中南大學(xué)孫健、劉曉遲團(tuán)隊(duì)在《ACSNano》發(fā)表最新研究成果


本項(xiàng)工作使用氫聚硅氧烷(HSQ)高精度電子束光刻膠為蝕刻掩模板加工均一寬度的石墨烯納米帶,同時(shí)通過(guò)調(diào)控電子束曝光強(qiáng)度來(lái)控制HSQ對(duì)石墨烯納米帶的化學(xué)摻雜,可以在納米帶中實(shí)現(xiàn)納米精度量級(jí)的可控?fù)诫s,從而構(gòu)建出量子點(diǎn)的能帶結(jié)構(gòu),為今后實(shí)現(xiàn)石墨烯量子點(diǎn)器件提供了新的技術(shù)工藝。在低溫下的電荷穩(wěn)定性譜測(cè)量中觀測(cè)到了清晰的庫(kù)倫阻塞菱形圖案,很好的證實(shí)了單量子點(diǎn)的形成。這是團(tuán)隊(duì)繼2018年發(fā)表AppliedPhysicsLetters(AppliedPhysicsLetters113(13),133101(2018))論文以來(lái),又一次在石墨烯量子點(diǎn)器件領(lǐng)域取得成果。本項(xiàng)研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。


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