美研發(fā)石墨烯半導體量子點能實現(xiàn)單分子傳感器

　　有一種“石墨烯半導體量子點(graphene quantum dots)”能實現(xiàn)單分子傳感器，也可能催生超小型晶體管或是利用半導體激光器所進行的芯片上通訊；美國萊斯大學(Rice University)日前即發(fā)表了該校進行這種技術研發(fā)的相關計劃。

　　研究人員表示，半導體量子點是一個個能夠禁錮激子(exciton)──也就是互相束縛的電子-電洞對(electron-hole pair)──的空缺(即阱狀)，能制作出在特性上優(yōu)于目前那些大宗材料的半導體組件。而萊斯大學的發(fā)現(xiàn)是，能在量子阱的底部留下單層的碳。

　　稱為石墨烯的石墨薄片通常會與單層氦結合，氦會讓該種材料由導體轉換為絕緣體；研究人員是透過移除石墨薄片兩面的氦原子島，做出以上的推論。被絕緣體包圍的、微小的導電石墨烯阱，可用來做為量子阱。

　　如果將石墨烯上的氦原子島移除，余下的就是石墨烯量子阱

　　(來源：Abhishek Singh與Evgeni Penev)

　　以上理論性研究是由萊斯大學教授Boris Yakobson，率領博士后研究員Abhishek Singh與Evgeni Penev共同進行；他們發(fā)現(xiàn)，當氦的次晶格(sublattice)被移除，一個具有清晰邊界的精巧六角形阱狀，就會出現(xiàn)在石墨烯與石墨烯之間。如此一來，這些量子阱應該會具有一致特性，而且電荷泄漏非常小──而這兩個都是制作可用組件所必須的。

　　進行石墨烯半導體量子點研究的萊斯大學教授Boris Yakobson實驗室博士后研究員Abhishek Singh(右)與Evgeni Penev (左)

　　(來源：JEFF FITLOW/RICE UNIVERSITY)

　　接下來研究人員將研究移除氦原子的技術，好讓他們能透過改變半導體量子點的尺寸來調整組件之間的能隙；然后就能針對特殊應用來轉換其特性，例如用來制作化學傳感器、太陽能電池、醫(yī)療成像裝置或是納米級電路等等。