中南大学在《ACS Nano》发表关于石墨烯纳米带单量子点器件的最新研究成果

       近日，中南大学物理与电子学院“超微结构与超快过程湖南省重点实验室”孙健教授、刘晓迟副教授研究团队在国际顶尖学术刊物《ACS Nano》（JCR1区，自然指数期刊，影响因子 13.7）发表了关于石墨烯纳米带单量子点器件的实验研究成果。论文题为“Quantum Dot Formation in Controllably Doped Graphene Nanoribbon”，是该团队与日本国立北陆先端科技大学Hiroshi Mizuta教授团队合作研究成果，孙健教授是论文的唯一通讯作者。

       石墨烯单量子点晶体管器件对于凝聚态物理中研究电子输运性质有着重要的意义，其次也在电子器件领域也有着广泛的潜在应用。与半导体二维电子气体系不同，单层石墨烯是没有带隙的半金属材料，不能通过传统的栅极静电场拘束效应来构建量子点器件。而需要通过纳米加工技术将石墨烯刻蚀成几十纳米宽的纳米带去打开一个能隙，同时通过加工不同的宽度在纳米带中实现单量子点的能带结构，器件的加工难度大。

       本项工作使用氢聚硅氧烷（HSQ）高精度电子束光刻胶为蚀刻掩模板加工均一宽度的石墨烯纳米带，同时通过调控电子束曝光强度来控制HSQ对石墨烯纳米带的化学掺杂，可以在纳米带中实现纳米精度量级的可控掺杂，从而构建出量子点的能带结构，为今后实现石墨烯量子点器件提供了新的技术工艺。在低温下的电荷稳定性谱测量中观测到了清晰的库伦阻塞菱形图案，很好的证实了单量子点的形成。这是团队继2018年发表Applied Physics Letters（Applied Physics Letters 113(13), 133101 (2018)）论文以来，又一次在石墨烯量子点器件领域取得成果。本项研究获得了国家自然科学基金的支持。