外延石墨烯纳米带中的 exceptional 弹道输运
介观与纳米尺度物理
2014-04-28 v2 材料科学
摘要
过去十年间,石墨烯电子学推动了大量石墨烯科学研究。一个主要目标是开发具有足够大带隙的高迁移率半导体石墨烯,以满足高性能应用的需求。石墨烯带曾被认为是具备这些性质的半导体,然而,制备具有实用带隙和高迁移率的纳米带的努力收效有限。我们在此展示,在SiC侧壁上生长的、具有退火边缘的40 nm宽高质量外延石墨烯纳米带并非半导体,而是长度至少达16微米的单通道室温弹道导体。观察到的迁移率超过一百万,对应的面电阻低于1 Ohm,从而超越二维石墨烯3个数量级,并超越完美石墨烯的理论预测10倍以上。这些石墨烯带表现为电子波导或量子点。我们表明,这些纳米带中的输运由基态横向波导模式的两个分量主导:一个是弹道且与温度无关的分量,另一个是热激活分量,该分量在室温下表现为弹道输运,而在低温下表现为绝缘。在室温下,两个分量的电阻均随长度增加而急剧增加,其中一个在160 nm长度处,另一个在16微米处。这些性质似乎与电荷中性纳米带中的最低能量量子态有关。由于外延石墨烯纳米带可以轻易地批量制备(数以千计),其室温弹道输运性质也可用于先进的纳米电子学中。
引用
@article{arxiv.1301.5354,
title = {Exceptional ballistic transport in epitaxial graphene nanoribbons},
author = {Jens Baringhaus and Ming Ruan and Frederik Edler and Antonio Tejeda and Muriel Sicot and Amina Taleb Ibrahimi and Zhigang Jiang and Edward Conrad and Claire Berger and Christoph Tegenkamp and Walt A. de Heer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.5354},
year = {2014}
}