中國科大實現在單層氧化石墨烯上直寫制備納米功能器件

　　近日，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室在分子尺度量子調控研究領域取得新進展。研究人員利用原子力針尖誘導的局域催化還原反應實現了在單層氧化石墨烯上直寫納米圖形和制備功能器件，該研究成果在線發表在11月13日出版的《自然-通訊》雜志上。

　　單層石墨烯具有獨特的電子結構和電學、熱學、力學性能，有望成為未來信息器件的理想材料。如何在二維的石墨烯上直接裁剪或制備出各種納米圖形，是實現人們夢想的全碳基電路的前提，也被認為是石墨烯研究領域最具挑戰的方向之一。

　　針對上述挑戰，合肥微尺度國家實驗室分子尺度量子調控研究團隊的王曉平教授研究組和羅毅教授研究組緊密合作，提出了在絕緣的氧化石墨烯上通過局域的還原反應，直接制備導電的納米圖形并構筑器件及互聯電路的新設計思想。博士生張琨等人利用鍍鉑原子力針尖的局域催化作用，在氫氣氛和低溫加熱的條件下，制備出最小寬度僅20nm的還原石墨烯條帶圖形，其電導率超過104S/m，比氧化石墨烯提高了6個數量級。

　　利用此方法，他們還成功演示了納米互聯電路和場效應晶體管器件，器件的遷移率可達20cm2/Vs，明顯優于目前常用的導電聚合物和非晶硅場效應管器件的遷移率性能。此外，他們通過理論計算，揭示了這種局域還原反應的微觀機理。這一技術具有圖形和器件可直寫、線條寬度可控、制備條件溫和（任意襯底、常壓、近室溫）、同現有微電子技術兼容等顯著優點，因而有望推動石墨烯納米器件、電路與集成的最終實現和應用。

　　這項研究得到了國家重大研究計劃量子調控項目和國家自然科學基金委創新研究群體等項目的資助。