首个石墨烯制成的功能半导体问世

IT之家 1 月 4 日消息，据第一财经报道，近日有研究团队创造了世界上第一个由石墨烯制成的功能半导体，相关论文发表在权威期刊 Nature 杂志上。该论文名为“Ultrahigh-mobility semiconducting epitaxial graphene on silicon carbide”（《碳化硅上的超高迁移率半导体外延石墨烯》），论文的共同第一作者赵健、纪佩璇、李雅奇、李睿四人以及其余多位署名作者主要来自中国天津大学研究团队，同时也有美国佐治亚理工学院的研究人员。

团队指导教师天津大学讲席教授，天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心执行主任马雷指出，该研究以天津大学团队为主导，并非网传由外国高校主导。该研究成果发现于 2021 年下半年，上述论文成文于 2022 年。研究由文章的署名作者之一 Walt A. de Heer 提点研究方向，马雷带领的中国研究团队承担了主要的研究和攻关工作。

IT之家注意到，这一发现恰逢其时，现今的电子器件大多由硅制成，然而随着计算速度的不断提升和器件尺寸的不断缩小，硅正接近其极限。由石墨烯制成的半导体，与传统的硅半导体相比，具有诸多优势，兼容现有微电子加工工艺，是可替代硅的理想材料。

团队在使用特殊熔炉将石墨烯生长在碳化硅晶片上时取得了突破。他们制备了外延石墨烯，这是一种生长在碳化硅晶体表面的单层石墨烯。研究人员发现，当外延石墨烯制备得当时，它会与碳化硅发生化学键合，并开始形成由石墨烯制成的半导体。

该团队的测量表明，他们的石墨烯半导体的迁移率是硅的十倍。这意味着电子以非常低的电阻移动，在电子领域，这代表着更快的计算速度。

不过马雷表示，该项研究距离工业化落地还尚远。马雷指出，“我估计还要 10 到 15 年，才能真正能看到石墨烯半导体完全落地。”当前马雷和他的团队正在努力尝试让石墨烯半导体材料长在更大尺寸的碳化硅衬底上。