“用水就能变成半导体”，美国伦斯勒理工学院成功在石墨烯上生成带隙

　美国纽约的伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Institute）宣布，该校研究人员成功地使用水在石墨烯上形成了带隙（英文发布资料）。论文已刊登在学术杂志《small》上。

　　伦斯勒理工学院教授Nikhil Koratkar的研究团队首先在二氧化硅底板上制作出石墨烯薄膜。然后，将薄膜和底板一起放入保持一定湿度的容器中。石墨烯吸收了空气中的水分后，在石墨烯上生成带隙。而且，可通过调节温度、在0～0.2eV的范围内自由设定带隙值。这种变化是可逆的，只要将底板放入真空中，就可使刚刚生成的带隙值变为0。

　　石墨烯本身并没有带隙，只具有金属一样的特性。因此用于晶体管的通道层时，不能完全确保开关在连接和断开时的电流值比。



在二氧化硅底板上制作出的石墨烯薄膜、分析其导电性。照片：Rensselaer/Koratkar

如何破坏对称性

　　Koratka表示，此次尝试的关键是“破坏石墨烯的对称性”（Koratka）。Koratka认为，石墨烯没有带隙，是由于石墨烯薄膜具有无法区分表里两面的高对称性，只要用某种办法破坏该对称性，就能在其上生成带隙。

　　此次使用的方法是使水分子H2O只吸着于石墨烯薄膜表面，而不接触与二氧化硅底板相接的一面，从而破坏了薄膜的对称性。

　　在通过破坏对称性生成带隙的方法方面，将石墨烯加工成细带状、以及利用2层或3层石墨烯等方法也都被开发了出来。Koratkar表示，“此次的方法具有低成本、无毒性以及带隙调节非常简单”的优点。