由哥倫比亞大學領導的國際研究人員小組開發(fā)了一種通過壓縮來控制石墨烯電導率的技術，使該材料更接近于成為當今電子設備中可行的半導體。
哥倫比亞物理學系的博士后研究科學家，該研究的第一作者馬修·揚科維茨說：“石墨烯是我們在地球上認識的最好的導電體?！?nbsp;“問題在于它太導電，而且我們不知道如何有效地阻止它。我們的工作首次為在不損害石墨烯質(zhì)量的情況下實現(xiàn)在技術上與技術相關的帶隙建立了一條途徑。此外，如果如果將其應用于二維材料的其他有趣組合，我們使用的技術可能會導致新出現(xiàn)的現(xiàn)象，例如磁性，超導性等等?！?/p>
該研究由美國國家科學基金會和戴維·露西爾·帕卡德基金會共同資助，發(fā)表在5月17日的《自然》雜志上。
自十多年前被發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯是由六邊形鍵合的碳原子組成的二維（2-D）材料，其異常的電子特性引起了物理學界的興奮。石墨烯是已知存在的最強，最薄的材料。它也恰好是優(yōu)良的電導體-石墨烯中碳原子的獨特原子排列使它的電子能夠以極高的速度輕松行進，而沒有明顯的散射機會，從而節(jié)省了通常在其他導體中損失的寶貴能量。
但是，迄今為止，證明在不改變或犧牲石墨烯的良好質(zhì)量的情況下關閉電子在材料中的傳輸是不成功的。
哥倫比亞大學物理系副教授Cory Dean表示：“石墨烯研究的主要目標之一是找到一種方法，既可以保留石墨烯的所有優(yōu)點，又可以創(chuàng)建帶隙—電子通斷開關?！痹撗芯康闹饕芯空?。他解釋說，過去對石墨烯進行改性以產(chǎn)生這種帶隙的努力已經(jīng)降低了石墨烯的內(nèi)在良好性能，使其用途大大減少。但是，一個上層建筑確實顯示出了希望。當石墨烯夾在原子稀薄的電絕緣體氮化硼（BN）層之間并且兩種材料旋轉(zhuǎn)對齊時，表明BN會改變石墨烯的電子結(jié)構，產(chǎn)生帶隙，從而允許該材料表現(xiàn)得像半導體 既作為導體，又作為絕緣體。然而，僅由該分層產(chǎn)生的帶隙不足以在電晶體管器件在室溫下的操作中有用。
為了擴大該帶隙，Yankowitz，Dean及其在國家高磁場實驗室，韓國首爾大學和新加坡國立大學的同事壓縮了BN-石墨烯結(jié)構的層，發(fā)現(xiàn)施加壓力會大大增加帶隙的大小，從而更有效地阻止電流通過石墨烯。
揚科維茨說：“隨著我們施加壓力，帶隙增大。” “仍然沒有足夠大的間隙（足夠強大的開關）可以在室溫下用于晶體管器件中，但是我們已經(jīng)從根本上更好地了解了為什么這個帶隙首先存在，如何進行調(diào)諧以及晶體管在現(xiàn)代電子設備中無處不在，因此，如果我們找到一種將石墨烯用作晶體管的方法，它將得到廣泛的應用?！盰ankowitz補充說，多年來，科學家們一直在傳統(tǒng)的三維材料中進行高壓實驗，但是還沒有人找到使用二維材料進行實驗的方法?，F(xiàn)在，研究人員將能夠測試施加不同程度的壓力如何改變各種堆疊式二維材料組合的特性。ankowitz說：“二維材料的組合所產(chǎn)生的任何新興特性都應隨著材料被壓縮而變得更強。” “我們現(xiàn)在可以采用這些任意結(jié)構中的任何一種并將其擠壓，并且產(chǎn)生的效果的強度是可調(diào)的。我們在用于操縱二維材料的工具箱中添加了一個新的實驗工具，該工具為創(chuàng)建二維材料提供了無限的可能性具有設計者屬性的設備?！?/p>
