17 原子宽臼边石墨烯纳米带的合成优化与器件集成
介观与纳米尺度物理
2025-07-16 v1 材料科学
摘要
17 原子宽臼边石墨烯纳米带 (17-AGNR) 是高性能电子器件的有前景的候选材料，因其狭窄的电子带隙。通过从量身定制的分子前体在真空中进行的底向上表面合成 (OSS) 方法实现了边缘结构和宽度的原子级精确度。必须优化该合成方案以满足器件集成的结构要求，其中纳米带长度是最关键的参数。本文报道了优化后的 OSS 条件，生产出平均长度为约 17 nm 的 17-AGNR。通过在延长退火期间采用渐变温度升高，结合单体在高表面覆盖率下驱动的模板效应，实现了长度的提升。对得到的 17-AGNR 进行了充分表征，使用扫描探针技术和拉曼光谱学在真空中进行。拉曼测量随基片转移后，使我们能够表征 GNR 在器件基片上的长度分布，并确认其在室温条件以及严酷化学环境（包括酸蒸气和刻蚀剂）下的稳定性。17-AGNR 长度的增加以及在室温下的稳定性，使其能够可靠地集成到器件结构中。作为概念验证，我们将 17-AGNR 集成到具有石墨烯电极的场效应晶体管 (FET) 中，并确认电子输运通过 GNR 完成。该工作表明了将狭带隙 GNR 集成到功能器件中的可行性，并推动了碳基纳米电子器件的发展。
引用
@article{arxiv.2507.11307,
title = {Optimized Synthesis and Device Integration of Long 17-Atom-Wide Armchair Graphene Nanoribbons},
author = {Jeong Ha Hwang and Nicolò Bassi and Mayada Fadel and Oliver Braun and Tim Dumslaff and Carlo Pignedoli and Michael Stiefel and Roman Furrer and Hironobu Hayashi and Hiroko Yamada and Akimitsu Narita and Klaus Müllen and Michel Calame and Mickael L. Perrin and Roman Fasel and Pascal Ruffieux and Vincent Meunier and Gabriela Borin Barin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.11307},
year = {2025}
}