研究人员以硼/氮共掺杂实现石墨烯能隙

韩国蔚山科技大学(UNIST)的研究人员们宣称开发出一种可大量生产硼/氮共掺杂石墨烯奈米微板的方法，从而可实现基于石墨烯的场效电晶体(FET)制造与设计。

由Jong-BeomBaek主导的研究团队们采用一种BBr3/CCl4/N2的简单溶剂热反应，大量生产硼/氮共掺杂石墨烯奈米管，即「硼-碳-氮-石墨烯」(BCN-石墨烯)。

石墨烯自2004年经由实验发现后，已经开发出各种方法来制造基于石墨烯的FET，包括掺杂石墨烯打造成石墨烯状的奈米带，以及利用氮化硼作为支柱。在各种控制石墨烯能隙的方法中，掺杂方式显示最有希望实现工业级的可行性。

虽然全球主要的研究人员们已经尝试在石墨架构中添加硼，为半导体应用开启其能隙，并至今仍未能取得显著的成果。由于硼(85pm)原子尺寸比碳(77pm)更大，因而很难让硼纳入石墨网路结构中。

而UNIST的研究人员采用新的合成方法后发现，只有在四氯化碳(CCI4)与三溴化硼(BBr3)和氮气(N2)共同作用时，硼/氮共掺杂的途径才是可行的。

为了有功于硼掺杂至石墨烯结构中，研究小组利用比碳和硼更小一点的氮气(70pm)作为催化剂。当时的想法很简单，但结果却相当令人惊讶。研究人员配对两个氮原子和2个硼原子后，有效地补偿了原子大小不匹配的情形。因此，硼/氮配对可以轻易地导入石墨网路中。所得到的BCN-石墨烯则可为FET产生石墨烯能隙。