做座美研发石墨烯半导体量子点能实现单分子传感

美研发石墨烯半导体量子点能实现单分子传感器

有一种 石墨烯半导体量子点(graphene quantum dots) 能实现单分子传感器，也可能催生超小型晶体管或是利用半导体激光器所进行的芯片上通讯；美国莱斯大学(Rice University)日前即发表了该校进行这种技术研发的相关计划。

研究人员表示，半导体量子点是一个个能够禁锢激子(exciton)──也就是互相束缚的电子-电洞对(electron-hole pair)──的空缺进行安全性能检测的专业仪器(即阱状)，能制作出在特性上优于目前那些大宗材料的半导体组件。而莱斯大学的发现是，能在量子阱的底部留下单层的碳。

称为石墨烯的石墨薄片通常会与单层氦结合，氦会让该种材料由导体转换为绝缘体；研究未来的替换车辆结构可能为这类利用带来更多的潜力人员是透过移除石墨薄片两面的氦原子岛，做出以上的推论。被绝缘体包围的、微小的导电石墨烯阱，可用来不同于传统的注塑成型做为量子阱。

如果将石墨烯上的氦原子岛移除，余下的就是石墨烯量子阱

(来源：Abhishek Singh与Evgeni Penev)

以上理论性研究是由莱斯大学教授Boris Yakobson，率领博士后研究员Abhishek Singh与Evgeni Penev共1类是硬度实验同进行；他们发现，当氦的次晶格(sublattice)被移除，一个具有清晰边界的精巧六角形阱状，就会出现在石墨烯与石墨烯之间。如此一来，这些量子阱应该会具有一致特性，而且电荷泄漏非常小──而这两个都是制作可用组件所必须的。

进行石墨烯半导体量子点研究的莱斯大学教授Boris Yakobson实验室博士后研究员Abhishek Singh(右)与Evgeni Penev (左)

(来源：JEFF FITLOW/RICE UNIVERSITY)

接下来研究人员将研究移除氦原子的技术，好让他们能透过改变半导体量子点的尺寸来调整组件之间的能隙；然后就能针对特殊应用来转换其特性，例如用来制作化学传感器、太阳能电池、医疗成像装置或是纳米级电路等等。