韓國半導體新進展 石墨烯量子點技術再上層樓

韓國開發(fā)出更有效的超微細半導體粒子的“石墨烯量子點”技術，預計能對新一代電子產品的元件“單電子晶體管”發(fā)展做出貢獻。

ε山科學技術研究院(UNIST)表示，自然科學部申鉉錫教授的小組開發(fā)出“能在六方晶系氮化硼(h-BN)單一層內規(guī)律排列石墨烯量子點的二維平面復合體”的技術，同時，用六方晶系氮化硼控制一個電子來傳達信號的裝置“垂直隧道環(huán)單電子晶體管”也開發(fā)成功，這一結果也被刊登在國際學術雜志《自然通訊》(Nature Communications)1月16日的網絡版上。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以組成的六角型如蜂巢晶格連接的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料，特色是非常薄，不論從物理角度、化學角度來看穩(wěn)定性都很高，導電效率也相當好，被視為“夢想的新材料”。若將此物質縮小到數納米的大小，便會成為“石墨烯量子點”。

六方晶系氮化硼(Hexagonal Boron Nitride，h-BN)則是氮和硼以六角形蜂巢狀結合而成的原子，也進一步地被稱為“白色的石墨烯”，與石墨烯不同的地方是，白色的石墨烯具有不讓電流流動的特性，可應用在二維絕緣材料上。

石墨烯量子點是數納米(1納米等于10億分之1米)大的半導體納米粒子，有電流流過或光線照射就會發(fā)光的特性，因此外界也關注這會成為新一代顯示器、生物成像系統(tǒng)以及傳感器的材料。不僅如此，此材質即使只用少量的電能也能快速處理信息，因此有機會用于新一代量子情報通訊技術。

特別的是，到目前為止石墨烯量子點一直都是使用化學的液相剝離法，或是物理性的球磨法來制成，但在這種情況下要得到理想的石墨烯大小相當困難，加上周遭常常附著各種雜質，妨礙了電子的流動，也會導致石墨烯量子點難以發(fā)揮原有的特性。

但這次申鉉錫小組所研究的方法，是能隨自己的需求調整石墨烯量子點的大小，同時也找出消除雜質的方法。論文的第一作者，UNIST能源工程系博士班的金光宇研究員表示，由于石墨烯和六方晶系氮化硼在結構上相似，所以在氮化硼內部制作石墨烯也是可行的。以新的技術制造而成的石墨烯量子點的周Χ的氮化硼進行了化學結合，并包Χ著石墨烯量子點，使雜質最小化。

申鉉錫教授則對此表示，利用新技術所制造的石墨烯量子點能夠使用庫侖阻塞效應(Coulomb Blockade)，因此可以一次只控制一個電子。這也是首次運用石墨烯和六方晶系氮化硼層層堆砌成“垂直隧道環(huán)單電子晶體管”的案例。申鉉錫也接著強調：“以石墨烯量子點為基礎制成的晶體管，δ來能快速的處理信息，并且能以低功率的方式啟動設備，這也是技術帶來的進步?！?/p>