據(jù)天津大學(xué)新聞發(fā)言人1月5日透露，該校納米中心在半導(dǎo)體石墨烯領(lǐng)域取得突破性成果。由天津大學(xué)天津納米顆粒與納米系統(tǒng)國際研究中心（以下簡(jiǎn)稱：納米中心）領(lǐng)銜的馬雷教授與美國佐治亞理工學(xué)院共同研發(fā)小組，成功破解了石墨烯電子學(xué)領(lǐng)域長(zhǎng)久以來難以克服的技術(shù)壁壘——在半導(dǎo)體石墨烯領(lǐng)域取得重大突破。他們的研究成果《碳化硅上生長(zhǎng)的超高遷移率半導(dǎo)體外延石墨烯》首次開啟了半導(dǎo)體石墨烯的帶隙，實(shí)現(xiàn)從“0”到“1”的飛躍性進(jìn)步，被專家視為引領(lǐng)未來石墨烯芯片制造業(yè)的重要契機(jī)。

特異的二維材料石墨烯，由于其狄拉克錐能帶結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為零帶隙特性，至今仍是諸多科學(xué)家們面對(duì)的挑戰(zhàn)。然而，馬雷教授領(lǐng)軍的科研團(tuán)隊(duì)，在對(duì)外延石墨烯生長(zhǎng)過程進(jìn)行精密調(diào)整后，成功構(gòu)筑了新型穩(wěn)定半導(dǎo)體石墨烯。這種半導(dǎo)體石墨烯的電子遷移速度遠(yuǎn)超硅材料，性能提升達(dá)十倍之多，且還具備了硅材料所不具備的特性。

根據(jù)天津大學(xué)消息，此次研究成果主要有三大核心技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：

首先，運(yùn)用新穎的準(zhǔn)平衡退火方法，成功制備出大面積、均勻性強(qiáng)的超大單層單晶疇半導(dǎo)體外延石墨烯（SEG），這種新型材料的制備工藝簡(jiǎn)單可控，成本低廉，填補(bǔ)了傳統(tǒng)工藝的短板；

其次，采用此方法制備得到的半導(dǎo)體石墨烯，有望達(dá)到近600 meV的帶隙和高達(dá)5500 cm2 V-1 s-1的室溫霍爾遷移率，這兩項(xiàng)指標(biāo)均比當(dāng)前已知的二維晶體高出至少一個(gè)數(shù)量級(jí)；

最后，利用該半導(dǎo)體外延石墨烯制作出的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，開關(guān)比可達(dá)104，已經(jīng)基本能滿足工業(yè)應(yīng)用需要。

值得一提的是，該項(xiàng)研究成果（Ultrahigh-mobility semiconducting epitaxial graphene on silicon carbide）已于今年1月3日發(fā)表于知名學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）的網(wǎng)絡(luò)版。