虽然石墨烯有望提高电子产品的效率和性能，但材料仿制品阻止了任何人将其潜力转化为功能性半导体——直到现在。在佐治亚理工学院的突破性研究中，科学家们创造了世界上第一个成功的石墨烯半导体。

　　石墨烯：一种半金属

　　石墨烯长期以来被认为是一种具有卓越电性能的材料，包括高电子迁移率、优异的导热性和卓越的机械强度。其碳原子排列成二维蜂窝晶格的单层结构使电子能够以最小的阻力穿过它，使其成为已知最具导电性的材料之一。

　　然而，尽管其潜力巨大，但其他物理限制阻碍了其在传统半导体应用中的使用。

　　在其固有状态下，石墨烯被归类为半金属，这意味着它自然不会表现得像半导体或金属。为了使材料在晶体管等电子设备中有效发挥作用，它需要一个带隙，以便材料可以通过电场“打开”和“关闭”。这一原理支撑着硅基电子器件的功能。因此，利用石墨烯进行电子应用的主要挑战是在不损害其固有特性的情况下诱导这种类似于硅的可切换特性。

　　佐治亚理工学院的石墨烯研究

　　最近，佐治亚理工学院的一个研究团队声称创造出了世界上第一个基于石墨烯的半导体器件。

　　研究人员成功证明，特定碳化硅晶面上退火良好的表观石墨烯可以作为高迁移率的二维半导体。具体来说，该团队在单晶碳化硅衬底上开发了半导体表观石墨烯 (SEG)，其带隙为 0.6 eV，室温迁移率超过 5000 cm²/Vs，明显高于硅和其他二维半导体。

　　SEG 的生产涉及限制控制升华 (CCS) 炉，其中半绝缘 SIC 芯片在氩气气氛下在石墨坩埚中退火。石墨烯形成的温度和速率受到精确控制，其中硅从坩埚中的逃逸速率起着关键作用。

　　为了表征 SEG，该团队使用了扫描隧道显微镜 (STM)、扫描电子显微镜 (SEM)、低能电子衍射 (LEED) 和拉曼光谱。这些方法允许在多个尺度上对 SEG 进行详细检查，将其与裸 SiC 和石墨烯区分开来，并确认其与 SiC 基底的原子配准。

　　半导体表观石墨烯的潜力

　　研究小组强调了SEG在纳米电子学领域的潜力。

　　作为一种结晶良好的二维半导体，具有显着的带隙和高迁移率，SEG 代表了该行业在实现石墨烯等材料的电气优势方面向前迈出了一大步。未来的工作将集中于可靠地生产具有合适电介质的大型平台、管理肖特基势垒以及开发集成电路方案。最终，研究团队相信 SEG 具有商业可行性的潜力，并对 2D 纳米电子学产生切实的影响。