韩国半导体新进展 石墨烯量子点技术再上层楼

韩国开发出更有效的超微细半导体粒子的“石墨烯量子点”技术，预计能对新一代电子产品的元件“单电子晶体管”发展做出贡献。

ε山科学技术研究院(UNIST)表示，自然科学部申铉锡教授的小组开发出“能在六方晶系氮化硼(h-BN)单一层内规律排列石墨烯量子点的二维平面复合体”的技术，同时，用六方晶系氮化硼控制一个电子来传达信号的装置“垂直隧道环单电子晶体管”也开发成功，这一结果也被刊登在国际学术杂志《自然通讯》(Nature Communications)1月16日的网络版上。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以组成的六角型如蜂巢晶格连接的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，特色是非常薄，不论从物理角度、化学角度来看稳定性都很高，导电效率也相当好，被视为“梦想的新材料”。若将此物质缩小到数纳米的大小，便会成为“石墨烯量子点”。

六方晶系氮化硼(Hexagonal Boron Nitride，h-BN)则是氮和硼以六角形蜂巢状结合而成的原子，也进一步地被称为“白色的石墨烯”，与石墨烯不同的地方是，白色的石墨烯具有不让电流流动的特性，可应用在二维绝缘材料上。

石墨烯量子点是数纳米(1纳米等于10亿分之1米)大的半导体纳米粒子，有电流流过或光线照射就会发光的特性，因此外界也关注这会成为新一代显示器、生物成像系统以及传感器的材料。不仅如此，此材质即使只用少量的电能也能快速处理信息，因此有机会用于新一代量子情报通讯技术。

特别的是，到目前为止石墨烯量子点一直都是使用化学的液相剥离法，或是物理性的球磨法来制成，但在这种情况下要得到理想的石墨烯大小相当困难，加上周遭常常附着各种杂质，妨碍了电子的流动，也会导致石墨烯量子点难以发挥原有的特性。

但这次申铉锡小组所研究的方法，是能随自己的需求调整石墨烯量子点的大小，同时也找出消除杂质的方法。论文的第一作者，UNIST能源工程系博士班的金光宇研究员表示，由于石墨烯和六方晶系氮化硼在结构上相似，所以在氮化硼内部制作石墨烯也是可行的。以新的技术制造而成的石墨烯量子点的周Χ的氮化硼进行了化学结合，并包Χ着石墨烯量子点，使杂质最小化。

申铉锡教授则对此表示，利用新技术所制造的石墨烯量子点能够使用库仑阻塞效应(Coulomb Blockade)，因此可以一次只控制一个电子。这也是首次运用石墨烯和六方晶系氮化硼层层堆砌成“垂直隧道环单电子晶体管”的案例。申铉锡也接着强调：“以石墨烯量子点为基础制成的晶体管，δ来能快速的处理信息，并且能以低功率的方式启动设备，这也是技术带来的进步。”