具有增强载流能力的石墨烯 - 金刚石器件：碳 sp2-on-sp3 技术

石墨烯因其优异的电子和热学性质而展现出实际应用的潜力。构建在传统 SiO2/Si 衬底上的典型石墨烯场效应晶体管和互连线，其击穿电流密度约为 1 uA/nm2（即 10^8 A/cm2），这比金属的基本极限大~100 倍，但仍小于碳纳米管中达到的最大值。我们表明，通过将 SiO2 替换为人造金刚石，即使在环境条件下，也能将石墨烯的载流能力大幅提高至~18 uA/nm2。我们的结果表明，石墨烯的电流诱导击穿是热激活的。我们还发现，石墨烯的载流能力不仅可以在单晶金刚石衬底上得到提升，在廉价的超纳米晶金刚石上也能得到改善，后者可通过与常规 Si 技术兼容的工艺制备。后者归因于超纳米晶金刚石层在高温下热阻的降低。所得结果对于石墨烯在高频晶体管、互连线、透明电极中的应用具有重要意义，并可能催生新的平面 sp2-on-sp3 碳 - 碳技术。