台湾团队找出改变石墨烯结构的新技术,怎么办到的?

台湾研究团队改变石墨烯结构,让材料转变为拥有量子特性的崭新电子组件,研究成果为基础物理的重大突破,也在今年2月登上国际顶尖期刊自然电子(Nature Electronics)。

石墨烯太薄,用半导体蚀刻技术克服

科技部今天举行研究成果记者会。科技部自然司司长罗梦凡指出,石墨烯通过结构改造,可以呈现不同的性质,在组件制造领域上吸引业界关注。成功大学团队通过石墨烯几何结构的改变,发现很不同的物理特性,在基础物理上是重大突破,甚至未来也有很大的组件应用潜力。

近2年来科学家通过类似积木概念,把石墨烯用不同方式堆栈,转变成超导体或绝缘体,或将其变成像磁铁般具有铁磁性,但是单原子层厚度仅0.1纳米,在操作与应用上都有不少挑战。

成功大学物理系特聘教授陈则铭解释,团队这次研究成果分成2部分,第一部分是,相比于玩乐高积木,实验要做出原子级二维积木很困难,因为尺寸很细微,但是跟论文第一作者、博士何升晋一起找出新方法,用半导体蚀刻技术雕塑氮化硼基板,再把石墨烯堆栈上去,可以达到十分服贴的效果,同时,也会改变石墨烯中原子之间的距离跟结构,因此改变材料的物理特性。

石墨烯新结构,确定新“霍尔效应”新形态

陈则铭指出,第二部分是团队发现“非线性异常”及“伪磁场”2个新的霍尔效应。

霍尔效应(Hall effect)是发现到,磁场会改变电场内的电荷运动及分布造成电位差,好比电子均匀在电路上直线前进,但遇到磁场时,电子会被吸引到靠边,电子不均匀分布就产生电压差,此效应已应用在许多IC及感应电路上。

陈则铭表示,过去100多年来,科学界普遍认为磁场是产生这个效应的必要条件,但团队跳脱框架推翻此论点,结合实验及理论证实新的霍尔效应其存在完全不需要任何磁场。这项突破对于日后应用在量子电子组件及芯片也有极大帮助。

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