近日，中南大學(xué)物理與電子學(xué)院“超微結(jié)構(gòu)與超快過程湖南省重點實驗室”孫健教授、劉曉遲副教授研究團隊在國際頂尖學(xué)術(shù)刊物《ACSNano》（JCR1區(qū)，自然指數(shù)期刊，影響因子13.7）發(fā)表了關(guān)于石墨烯納米帶單量子點器件的實驗研究成果。論文題為“QuantumDotFormationinControllablyDopedGrapheneNanoribbon”，是該團隊與日本國立北陸先端科技大學(xué)HiroshiMizuta教授團隊合作研究成果，孫健教授是論文的唯一通訊作者。

石墨烯單量子點晶體管器件對于凝聚態(tài)物理中研究電子輸運性質(zhì)有著重要的意義，其次也在電子器件領(lǐng)域也有著廣泛的潛在應(yīng)用。與半導(dǎo)體二維電子氣體系不同，單層石墨烯是沒有帶隙的半金屬材料，不能通過傳統(tǒng)的柵極靜電場拘束效應(yīng)來構(gòu)建量子點器件。而需要通過納米加工技術(shù)將石墨烯刻蝕成幾十納米寬的納米帶去打開一個能隙，同時通過加工不同的寬度在納米帶中實現(xiàn)單量子點的能帶結(jié)構(gòu)，器件的加工難度大。

中南大學(xué)孫健、劉曉遲團隊在《ACSNano》發(fā)表最新研究成果

本項工作使用氫聚硅氧烷（HSQ）高精度電子束光刻膠為蝕刻掩模板加工均一寬度的石墨烯納米帶，同時通過調(diào)控電子束曝光強度來控制HSQ對石墨烯納米帶的化學(xué)摻雜，可以在納米帶中實現(xiàn)納米精度量級的可控摻雜，從而構(gòu)建出量子點的能帶結(jié)構(gòu)，為今后實現(xiàn)石墨烯量子點器件提供了新的技術(shù)工藝。在低溫下的電荷穩(wěn)定性譜測量中觀測到了清晰的庫倫阻塞菱形圖案，很好的證實了單量子點的形成。這是團隊繼2018年發(fā)表AppliedPhysicsLetters（AppliedPhysicsLetters113(13),133101(2018)）論文以來，又一次在石墨烯量子點器件領(lǐng)域取得成果。本項研究獲得了國家自然科學(xué)基金的支持。