项目名称: 边缘平整石墨烯纳米带阵列制备及电子和自旋输运性质研究

项目编号: No.11474310

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘立伟

作者单位: 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

项目金额: 100万元

中文摘要: 石墨烯纳米带(GNRs)具有尺寸限制和边缘可控的能带结构。独特带隙、边缘态及边缘磁性等性能使其在电子、自旋、光电、传感器件中有应用潜力。然而,边缘齐整、宽度可调、高产率制备仍面临挑战,其本征电子、自旋输运性能由于边缘无序散射掩盖还有待揭示。本项目在前期GNRs、及高均匀大面积石墨烯薄膜制备基础上,提出用柔和化学方法制备两类大面积边缘平整GNRs阵列,和探索抑制边缘散射后的本征电输运性能,摸索优化边缘平整、高产率、宽度可变GNRs阵列的制备控制条件,结合正常或磁性金属沉积、介电集成、顶栅加工等工艺参数,制作单根、GNRs阵列器件、晶圆尺寸大面积阵列器件。通过结构表征、电子、自旋输运并结合理论分析等手段,研究高质量GNRs的边缘结构、电子态、电子-电子相互作用、边缘磁性、电子自旋输运,以及它们之间的相互关联等本征性能。本项目实施对高质量GNRs可控制备、输运性能及器件应用具有重要意义。

中文关键词: 石墨烯纳米带;边缘结构;电子输运;自旋输运

英文摘要: Graphene nanoribbons (GNRs) are of size-confined and edge-controlled energy structures. The unique properies of GNRs in bandgap, edge states and edge magnetism enable them important potentials in electronic,spintronic,optoelectronic and sensor devices. However, the new frontier field still exists some issues to be solved in controllable preparation of edges and width. Additionally, the intrinsic electron and spin transport properties are masked by the edge disorder scatterings.The project proposes the preparation of two kinds of large-area and edge-smooth GNRs array by a mild reaction etching based on the previous works of large-area graphene and aligned GNRs, and investigates the intrinsic transport properties after the suppression of edge disorder scattering. We will explore and optimize the controlled conditions in GNRs preparation of edge-smooth, high-yield, and width-variable GNRs, and the micro and nano fabrication parameters of single GNR, GNR array and wafer-scale array devices by combining normal or ferromagnetic metal depostion, dielectric integration and top gate technique and so on. We will study the intrinsic properties of edge structures,electron energy states, electron-electron interations, edge magenisim,electron and spin transport,and their interactive influence through the characterization of the structures, the fabrication of the devices, the measurement of the electron transport and theoretical calculations. The implementation of the project will be of great significance to the controllable preparation, transport property exploration, and applications of high-quality GNRs.

英文关键词: graphene nanoribbon;edge structure;electron transport;spin transport

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