世界首例具有原子精度的全碳电子器件面世

厦门《科技报》4月15日电(记者谢凯飞)记者15日从厦门大学获悉，该校固体表面物理化学国家重点实验室、英国兰卡斯特大学的洪文静教授、谢素元教授和同事科林·兰伯特在世界上首次合作制备了以单个富勒烯分子为核心单元、石墨烯为电极的全碳电子器件。通过富勒烯分子的分子工程调控全碳电子器件的电子性质，为突破硅基电子器件的性能和尺寸限制，发展全碳电子器件提供了新思路。研究结果发表在15日的《自然通讯》杂志上。

目前，基于硅基半导体的微纳电子技术正接近其物理尺寸极限，碳基器件比硅基器件具有更快的速度和更低的功耗，被认为是未来最有希望取代现有硅基技术的信息器件方向。然而，如何制备原子精度的全碳电子器件仍然是未来碳基芯片发展的瓶颈。鉴于这一关键技术问题，具有原子级规则结构和优异电学性能的富勒烯材料作为未来碳基电子器件的潜在核心单元已经进入科学家的视野。

基于厦门大学在富勒烯材料制备方面的优势，研究团队自主开发和创新了器件制备技术。以具有完美二维结构的石墨烯为电极，以具有独特电子性质的富勒烯为核心单元，克服了单一富勒烯尺寸小于1纳米带来的巨大挑战，构建了由富勒烯和石墨烯组成的全碳电子器件。通过与科林·兰伯特教授在理论计算方面的合作，发现全碳电子器件在电子领域具有许多新颖的量子特性。

这种跨学科的合作开创了世界上原子级规则结构的全碳电子器件的制备技术，从而将碳基电子器件推到了亚纳米的极限尺寸。这对全碳电子的发展意义重大，有望发展成为下一代碳基芯片技术的核心材料和器件。