擺脫美制裁？陸研發石墨烯半導體 號稱速度比矽快10倍

天津大学研究团队近日成功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，打开了石墨烯晶片制造领域大门，或成为中国摆脱美国半导体制裁的突破口。（取自美国乔治亚理工学院Youtube）

天津大学奈米颗粒与奈米系统国际研究中心近日攻克了长期阻碍石墨烯电子学发展的关键技术难题，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。据称，其电子迁移率更是矽（Si）的10倍，也代表运算速度更快。有评论说，这打开了石墨烯晶片制造领域大门，或成为中国摆脱美国半导体制裁的突破口。

综合天津大学官网消息、陆媒科技日报报导，天津大学奈米中心马雷教授团队近日在保证石墨烯优良特性的前提下，成功在石墨烯中引入带隙（band gap），研究成果论文《碳化矽上生长的超高迁移率半导体外延石墨烯》已在1月3日在线发表于国际期刊《自然》。

据介绍，石墨烯是首个被发现可在室温下稳定存在的二维材料，未来在微电子学领域有极大的应用前景。不过其独特的狄拉克锥能带结构，导致了「零带隙」的特性，成为石墨烯在半导体领域应用的阻碍。

天津大学团队透过对外延石墨烯生长过程的温度、时间及气体流量进行严格控制，确保了碳原子在碳化矽基板上能形成高度有序的结构，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。

据称，这种半导体石墨烯的电子迁移率远超矽材料，表现出了10倍于矽的性能，并且拥有矽材料所不具备的独特性质。不过距离石墨烯半导体完全量产，估计还要10到15年。

值得一提的是，事实上，期刊内容显示，这项研究是由天津大学及美国乔治亚理工学院专家组成的国际团队共同完成。天津大学马雷教授则强调，研究是以天津大学的团队为主导，而网传由美方主导一说只为误传。

天津大学团队指出，这项研究实现了三方面技术革新。首先，采用创新的「准平衡退火方法」，制备出超大单层单晶畴半导体外延石墨烯（SEG），其具有生长面积大、均匀性高，制程简单、成本低廉等优势，弥补了传统生产工艺的不足。

第二，该方法制备的半导体石墨烯，拥有约600毫电子伏带隙以及高达5500公分平方每伏特秒的室温霍尔迁移率，优于目前所有二维晶体至少一个数量级。这样的「高迁移率」意味着，单位时间内承载的资讯量越高，电脑运算速率越快，处理资讯的速度更快。

最后，以该半导体外延石墨烯制备的场效电晶体开关比高达10000，基本上满足了工业化应用需求。

天津大学团队表示，这样具有带隙的半导体石墨烯为高性能电子装置带来了全新的材料选择，不仅为超越传统矽基技术的高性能电子装置开辟了新道路，也为整个半导体产业注入了新动力。