天津大學天津納米顆粒與納米系統國際研究中心馬雷教授及其研究團隊在半導體石墨烯領域取得了突破性進展。該團隊攻克了長期以來阻礙石墨烯電子學發展的關鍵技術難題，打開了石墨烯帶隙，實現了“從0到1”的突破。這一突破被認為是開啟石墨烯芯片制造領域大門的重要里程碑。該項成果已于1月3日在《自然》雜志在線發布。
作為首個被發現可在室溫下穩定存在的二維材料，石墨烯獨特的狄拉克錐能帶結構，導致了零帶隙的特性。而零帶隙特性正是困擾石墨烯研究者數十年的難題。如何打開帶隙，成為開啟石墨烯電子學大門的“關鍵鑰匙”。
馬雷研究團隊通過對外延石墨烯生長過程的精確調控，成功地在石墨烯中引入了帶隙，創造了一種新型穩定的半導體石墨烯。這項前沿科技通過對生長環境的溫度、時間及氣體流量進行嚴格控制，確保了碳原子在碳化硅襯底上能形成高度有序的結構。這種半導體石墨烯的電子遷移率遠超硅材料，表現出了十倍于硅的性能，并且擁有硅材料所不具備的獨特性質。
該項研究實現了三方面技術革新。第一，采用創新的準平衡退火方法，該方法制備的超大單層單晶疇半導體外延石墨烯，具有生長面積大、均勻性高、工藝流程簡單、成本低廉等優勢，彌補了傳統生產工藝的不足。第二，該方法制備的半導體石墨烯擁有約600meV帶隙以及高達5500cm2/(V·s)的室溫霍爾遷移率，優于目前所有二維晶體至少一個數量級。第三，以該半導體外延石墨烯制備的場效應晶體管開關比高達104，基本滿足了現在的工業化應用需求。
在此項研究中，具有帶隙的半導體石墨烯為高性能電子器件帶來了全新的材料選擇。這種半導體材料的發展不僅為超越傳統硅基技術的高性能電子器件開辟了新道路，還為整個半導體行業注入了新動力。業內專家表示，隨著摩爾定律所預測的極限日益臨近，半導體石墨烯的出現恰逢其時，預示著電子學領域即將迎來一場根本性變革，其突破性的屬性滿足了對更高計算速度和微型化集成電子器件不斷增長的需求。
中華人民共和國國家發展和改革委員會 中華人民共和國工業和信息化部 中華人民共和國應急管理部 中華人民共和國生態環境部 中華人民共和國科學技術部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務部 中國石油和化學工業聯合會
江蘇省發展和改革委員會 江蘇省工業和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態環境廳 江蘇省科學技術廳 江蘇省商務廳 江蘇省應急管理廳 江蘇省市場監督管理局 江蘇省統計局
北京市化學工業協會 天津市石油和化工協會 遼寧省石油和化學工業協會 內蒙古石油和化學工業協會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業協會 山西省化學工業協會 吉林省能源協會 黑龍江省石化行業協會 浙江省石油和化學工業行業協會 安徽省石油和化學工業協會 福建省石油和化學工業協會 江西省石油和化學工業協會 河南省石油和化學工業協會 湖北省石化行業協會 湖南省石油化學工業協會 廣東省石油和化學工業協會 海南省石油和化學工業行業協會 四川省化工行業協會 貴州省化學工業協會 云南省化工行業協會 陜西省經濟聯合會 甘肅省石化工業協會 青海省化工協會
電話：協會：025-8799064 學會：025-86799482
會員服務部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
增值電信業務經營許可證：蘇B2-20110130
備案號：蘇ICP備13033418號-1
