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十倍于硅的性能?石墨烯半导体厉害在哪

2024.1.05


  近日,我国研究团队创造了世界上第一个由石墨烯制成的功能半导体,相关论文发表在权威期刊Nature杂志上。论文名为“Ultrahigh-mobility semiconducting epitaxial graphene on silicon carbide”(《碳化硅上的超高迁移率半导体外延石墨烯》),论文的共同第一作者赵健、纪佩璇、李雅奇、李睿四人以及其余多位署名作者主要来自中国天津大学研究团队,同时也有美国佐治亚理工学院的研究人员。

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  马雷教授研究团队通过对外延石墨烯生长过程的精确调控,成功地在石墨烯中引入了带隙,创造了一种新型稳定的半导体石墨烯。这项前沿科技通过对生长环境的温度、时间及气体流量进行严格控制,确保了碳原子在碳化硅衬底上能形成高度有序的结构。

  重点来了,这种半导体石墨烯的电子迁移率远超硅材料,表现出了十倍于硅的性能,并且拥有硅材料所不具备的独特性质。

  众所周知,石墨烯主要分为石墨烯粉体和石墨烯薄膜,其中石墨烯粉体占据了中国石墨烯产品的绝大部分市场,且石墨烯粉体的部分应用已经实现了商用,例如锂电储能行业。而石墨烯薄膜多用于手机屏或柔性屏领域,由于技术尚未成熟,石墨烯薄膜的应用市场仍处于技术研发阶段,市场份额相对较少。

  石墨烯粉体材料制备工艺类化工属性,将以添加剂的形式提升传统产品性能。从制备工艺来看,石墨烯粉体制备工艺更多表现为类化工生产线的特点,大规模制备石墨烯的工艺有望很快得到突破。以粉体应用为主的行业包括防腐涂料、锂电池、超级电容、导热塑料、消费电子散热片等。石墨烯粉体将主要以添加剂的形式与传统产品混合,结合石墨烯特殊的物理化学特性生产具备更多功能、更高性能的新产品。

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