天津大学 纳米中心(天津大学天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心)

天津大学天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心马磊教授团队在半导体石墨烯领域取得重大进展，攻克了长期阻碍石墨烯电子学发展的关键技术难题，成功制备高迁移率半导体外延石墨烯。表现出10 倍于硅的性能。

《自然》 该期刊网站目前以标题《碳化硅上生长的超高迁移率半导体外延石墨烯》在线发表该研究成果。

石墨烯是第一个被发现在室温下稳定存在的由单层原子或分子组成的晶体。它具有优异的光学、电学和机械性能，广泛应用于材料科学、微纳加工、能源、生物医学和药物输送等领域。它在其他方面具有重要的应用前景，被认为是未来的革命性材料。然而，其独特的零带隙结构一直是困扰石墨烯研究人员数十年的问题。如何打开带隙，是打开“石墨烯电子学”大门的“关键钥匙”。

通过精确控制外延石墨烯的生长过程，马磊教授的研究团队成功将带隙引入石墨烯中，创造了一种新型稳定的半导体石墨烯。该技术通过严格控制生长环境的温度、时间和气体流量，确保碳原子在碳化硅衬底上形成高度有序的结构。这种半导体石墨烯不仅具有带隙，而且在室温下具有远远超过硅材料的电子迁移率，具有硅材料所不具备的独特性能。

据介绍，该研究采用创新的准平衡退火方法制备超大单层单晶域半导体外延石墨烯，具有生长面积大、均匀性高、工艺流程简单、成本低等优点，弥补了传统生产工艺的缺陷。但其室温迁移率比目前所有单层晶体至少好一个数量级，基本满足工业应用的需求。 （张建新刘彦军）