由哥倫比亞大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)，通過(guò)通過(guò)壓縮氮化硼和石墨烯層，操縱石墨烯的電導(dǎo)率，能夠提高材料的帶隙，使材料更接近于成為當(dāng)今電子器件中可用的半導(dǎo)體材料。

哥倫比亞大學(xué)物理系博士后研究員馬修說(shuō)：“石墨烯是我們?cè)诘厍蛏现赖淖詈玫碾妼?dǎo)體?！皢?wèn)題在于它在導(dǎo)電方面表現(xiàn)得太好，我們不知道如何有效地阻止它，我們的工作首次確立了在不影響其質(zhì)量的情況下實(shí)現(xiàn)石墨烯技術(shù)相關(guān)帶隙的途徑。應(yīng)用于二維材料的其他有趣組合，我們所用的技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致新的出現(xiàn)現(xiàn)象，如磁性，超導(dǎo)性等等?！斑@項(xiàng)研究出現(xiàn)在5月17日的“自然”雜志上。

自十多年前發(fā)現(xiàn)以來(lái)，石墨烯的不尋常的電子性質(zhì)激發(fā)了物理學(xué)界的興趣。石墨烯是已知存在的最強(qiáng)，最薄的材料。它也恰好是一種優(yōu)秀的電力導(dǎo)體-石墨烯中碳原子的獨(dú)特原子排列使其電子能夠以極高的速度輕松傳播，而沒(méi)有散射的顯著機(jī)會(huì)，節(jié)省了通常在其他導(dǎo)體中損失的寶貴能量。但是，在不改變或犧牲石墨烯的有利品質(zhì)的情況下關(guān)閉電子在材料中的傳輸已被證明是迄今為止尚未成功的。

“石墨烯研究的宏偉目標(biāo)之一是找出一種方法來(lái)保持石墨烯的所有優(yōu)點(diǎn)，但也會(huì)產(chǎn)生帶隙-電子開(kāi)關(guān)，”主要研究者哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)助理教授科里迪安說(shuō)。他解釋說(shuō)，過(guò)去對(duì)石墨烯進(jìn)行修改以產(chǎn)生這種帶隙的努力已經(jīng)降低了石墨烯固有的良好性能，使其不太有用。然而，一個(gè)上層建筑確實(shí)顯示出承諾。當(dāng)石墨烯被夾在氮化硼層之間時(shí)，原子層薄的電絕緣體，并且這兩種材料旋轉(zhuǎn)地對(duì)準(zhǔn)，氮化硼層已經(jīng)顯示出修改石墨烯的電子結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生帶隙以允許材料表現(xiàn)為半導(dǎo)體-也就是說(shuō)，既作為電導(dǎo)體又作為絕緣體。然而，由這種分層產(chǎn)生的帶隙在室溫下不足以在電晶體管器件的操作中有用。

為了加強(qiáng)這種能帶差距，研究人員壓縮了氮化硼-石墨烯結(jié)構(gòu)的層，發(fā)現(xiàn)施加壓力顯著增加了帶隙的尺寸，更有效地阻止了通過(guò)石墨烯的電流。

“當(dāng)我們擠壓并施加壓力時(shí)，帶隙會(huì)增大，”揚(yáng)科維茨說(shuō)?！八匀粵](méi)有足夠大的差距-一個(gè)足夠強(qiáng)大的開(kāi)關(guān)-可以在室溫下用于晶體管器件，但是我們已經(jīng)從根本上更好地理解了為什么這個(gè)能帶差距首先存在，它如何調(diào)節(jié)，以及我們未來(lái)的目標(biāo)可能是什么，晶體管在我們現(xiàn)代的電子設(shè)備中無(wú)處不在，所以如果我們能找到一種將石墨烯用作晶體管的方法，它將具有廣泛的應(yīng)用?！?br/>
馬修補(bǔ)充說(shuō)，科學(xué)家多年來(lái)一直在傳統(tǒng)三維材料的高壓下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但還沒(méi)有人找到用二維材料做這些實(shí)驗(yàn)的方法?，F(xiàn)在，研究人員將能夠測(cè)試應(yīng)用不同程度的壓力如何改變堆疊二維材料的各種組合的屬性。

馬修說(shuō)：“隨著材料的壓縮，二維材料組合產(chǎn)生的任何突發(fā)性質(zhì)應(yīng)該會(huì)越來(lái)越強(qiáng)?！拔覀儸F(xiàn)在可以采用任意這些任意結(jié)構(gòu)并擠壓它們，并且產(chǎn)生的效果的強(qiáng)度是可調(diào)的。我們已經(jīng)添加了一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)工具，用于處理二維材質(zhì)的工具箱，并且該工具為創(chuàng)建設(shè)備打開(kāi)了無(wú)限的可能性設(shè)計(jì)師物業(yè)“。