世界首例具有原子精度的全碳電子器件面世

4月15日消息，廈門大學固體表面物理化學國家重點實驗室、能源與石墨烯創新平臺洪文晶教授、謝素原教授與英國蘭卡斯特大學柯林？蘭伯特院士團隊合作，在國際上首次制備了以單個富勒烯分子為核心單元、石墨烯為電極的全碳電子器件，并通過富勒烯分子的分子工程學實現了對該全碳器件電子學性質的調控，為突破硅基電子器件性能和尺寸極限，發展全碳電子器件提供了新思路。該研究成果于4月15日在線發表于《自然？通訊》期刊上。

當前，基于硅基半導體的微納電子技術正在逼近其物理尺寸極限，而碳基器件相較硅基器件具有更快的速度和更低的功耗，被認為是最有希望替代現有硅基技術的未來信息器件方向。然而，如何制備具有原子級精度的全碳電子器件依舊是未來碳基芯片領域的發展瓶頸。針對這一關鍵技術問題，具有原子級規整結構和優異的電學特性的富勒烯材料作為未來碳基電子器件的潛在核心單元進入科技家們的視野。

該研究團隊基于廈門大學在富勒烯材料制備的優勢，通過了器件制備技術的自主研發和創新，將具有完美二維結構的石墨烯作為電極，而具有獨特電子學性質的富勒烯作為核心單元，克服單個富勒烯不到1納米的尺寸帶來的巨大挑戰，構筑了由富勒烯和石墨烯組成的全碳電子器件，并通過與柯林？蘭伯特教授在理論計算方面的合作，發現該全碳電子器件在電子學領域具有眾多新奇的量子特性。

這一跨學科合作在國際上首創了具有原子級規整結構的全碳電子器件的制備技術，從而將碳基電子器件推進至亞納米的極限尺寸，對于全碳電子學的發展具有重要意義，有望發展成為下一代碳基芯片技術的核心材料與器件。（謝開飛）