研究人員以硼/氮共摻雜實(shí)現石墨烯能隙

　　韓國蔚山科技大學(xué)(UNIST)的研究人員們宣稱(chēng)開(kāi)發(fā)出一種可大量生產(chǎn)硼/氮共摻雜石墨烯奈米微板的方法，從而可實(shí)現基于石墨烯的場(chǎng)效電晶體(FET)制造與設計。

　　由Jong-BeomBaek主導的研究團隊們采用一種BBr3/CCl4/N2的簡(jiǎn)單溶劑熱反應，大量生產(chǎn)硼/氮共摻雜石墨烯奈米管，即「硼-碳-氮-石墨烯」(BCN-石墨烯)。

　　石墨烯自2004年經(jīng)由實(shí)驗發(fā)現后，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種方法來(lái)制造基于石墨烯的FET，包括摻雜石墨烯打造成石墨烯狀的奈米帶，以及利用氮化硼作為支柱。在各種控制石墨烯能隙的方法中，摻雜方式顯示最有希望實(shí)現工業(yè)級的可行性。

　　雖然全球主要的研究人員們已經(jīng)嘗試在石墨架構中添加硼，為半導體應用開(kāi)啟其能隙，并至今仍未能取得顯著(zhù)的成果。由于硼(85pm)原子尺寸比碳(77pm)更大，因而很難讓硼納入石墨網(wǎng)路結構中。

　　而UNIST的研究人員采用新的合成方法后發(fā)現，只有在四氯化碳(CCI4)與三溴化硼(BBr3)和氮氣(N2)共同作用時(shí)，硼/氮共摻雜的途徑才是可行的。

　　為了有功于硼摻雜至石墨烯結構中，研究小組利用比碳和硼更小一點(diǎn)的氮氣(70pm)作為催化劑。當時(shí)的想法很簡(jiǎn)單，但結果卻相當令人驚訝。研究人員配對兩個(gè)氮原子和2個(gè)硼原子后，有效地補償了原子大小不匹配的情形。因此，硼/氮配對可以輕易地導入石墨網(wǎng)路中。所得到的BCN-石墨烯則可為FET產(chǎn)生石墨烯能隙。

　　以CCI4、BBr3與N2經(jīng)鉀元素(K)催化的溶劑熱反應形成BCN-石墨烯之示意圖。