2024年1月3日，一篇名為《碳化硅上生長的超高遷移率半導體外延石墨烯》（Ultrahigh-mobility semiconducting epitaxial graphene on silicon carbide）研究論文發(fā)表在《Nature》上。該項科技成果是由天津大學的納米顆粒與納米系統(tǒng)國際研究中心主導（Tianjin International Center for Nanoparticles and Nanosystems，簡稱TICNN），與佐治亞理工學院物理學院的科研團隊共同合作完成。

TICNN目前主要研究領域涉及石墨烯電子學及其它二維材料的相關物理、化學和材料科學研究以及團簇物理研究和相關的科研儀器研發(fā)。

自從2004年單層石墨烯被分離出來起，關于二維石墨烯的研究爆炸性增長。石墨烯具有非常優(yōu)異的性質（首個被發(fā)現(xiàn)可在室溫下穩(wěn)定存在的由單層原子或分子組成的晶體，具有優(yōu)異的光學、電學、力學特性），在材料學、微納加工、能源、生物醫(yī)學和藥物傳遞等領域具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料，然而其零帶隙特性使得它在電子元件中的應用受到了限制?？蒲腥藛T用20年時間終于成功地攻克了長期以來阻礙石墨烯電子學發(fā)展的關鍵技術難題——打開了石墨烯帶隙！

外延石墨烯是一種超高純石墨烯，它是在感應加熱爐中將碳化硅單晶加熱到高溫后在碳化硅表面生長形成的。外延石墨烯納米電子學可充分利用電子的波動性，因此極有可能成為未來量子計算硬件制造所需的理想材料。同時，外延石墨烯電子學器件還具有遠低于傳統(tǒng)硅電子學器件的功耗（具有比硅高10倍的遷移率），及顯著提高的運行速度。其最為工業(yè)界矚目的一大特點是外延石墨烯納米電子學器件可在傳統(tǒng)器件工藝基礎上稍加改進即直接投入生產(chǎn)，無需再額外開發(fā)全新的制備工藝。因此，外延石墨烯納米電子學器件具有極大的實用價值和推廣潛力。

碳化硅上生長的外延石墨烯制成的功能半導體，可以應用于更小、更快的電子設備，并可能用于量子計算。因此，這一突破被認為是開啟了“石墨烯納米電子學”大門，是石墨烯芯片制造領域的重要里程碑！

《參考消息》評價——根本性變革或將到來！

佐治亞理工學院的Walt de Heer說——這是“萊特兄弟時刻”！

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審核編輯 黃宇