石墨烯电子产品学案.doc

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自上到下自下到上制造的石墨烯电子产品 石墨烯的电子设备可以通过自顶向下(TD)或自底向上(BU)进行接近。 这个视角定义和解释这两种方法,并讨论了各的优点和局限性,特别是在制造石墨烯的情况下。 它是利用石墨烯纳米带的,可以使用一个TD或BU方法制备的石墨烯原型结构进一步举例说明。 在TD的方法是非常适合于使用标准图案化工具在一个芯片上器件的大阵列的位置。 不过,运输署的做法严重损害了石墨烯的边缘,因为目前制作工具是粗相对于 一个C-C键为0.1 nm的定义。 卜方法能负担得起的石墨烯边缘的细腻控制; 然而,把结构,连接质量,在感兴趣的地区往往是不可能的。 此外,使用BU的方法,它可以是非常困难的,使器件结构足够长的时间以TD-衍生探针电极集成。 具体例子显示,随着对未来的石墨烯设备的优化,以便对双方的TD和BU制造方法的优势,利用进行了展望。 介绍 单层石墨烯是一种单原子厚度的二维材料,具有非常高的载流子迁移率,高导电性导致它在电子平台可以理解成为一个激动人心的材料。石墨烯可以被准备在本体溶液中或自动薄膜表面,它已被功能化在飞机的基底,边沿和选择图案。小部分可以使用化学方法合成。石墨烯可作为透明导电电极,它可以制成丝带,这种丝带根据宽度和边沿的设置可以有不同的属性。自2004年以来,当石墨烯的极端属性被认识时,大批量的制备,操作和设备化被披露。导致它在研究和有针对的商业创新中成为一个受欢迎的话题。研究人员正在考虑两个制造石墨烯电子产品的主要方法:TD和BU 。第一,从这个角度看,用说明类比的方法定义TD和BU。第二,这些设备的制造方法的优点和局限性将被划定。第三,在GNR的上下文中,未来结合TD和BU的方法将被建议。GNR能充分利用二者的优势。 自顶向下(TD)和自底向上制造的定义(BU) TD制造类似于砍伐一棵树,然后从树干上凿出一个雕像。错综复杂的枝节能够被制造成雕像,当雕刻完成时,它可能和一开始时的树几乎没有相似之处。但一个是从较大的部分开始,而对于较小的部分则用切除多余材料的方法。目前使用的制造方法是TD制造法,例如,硅行业??始于一个吨重圆柱形状的单晶硅锭,它的直径在300到450mm.锭被切成毫米薄的晶片,然后使用抗拒(化学药品),光,离子移植和沉淀物,微纳米特征像电线,二极管,被削减的晶体管和植入的晶片。然后晶片被切碎成芯片在每隔几厘米的边沿上。芯片经测试后被用在大量的电子产品运用中。每年硅行业都会投资数亿万美元和成千上万的人去完善TD制造设备和技术。因此,在过去的50年里高技术加工站主要的驱动力。 相反,BU的建设是从较小的实体开始的并且用它们构建大的功能结构。比如说树的橡子。BU方法的本质是天生的,所有BU结构中的系统都是与生俱来的。不像用树刻出雕像的TD制造,在自然界中,具有特定功能的分子组成高阶结构。进一步建设,其中一些自组装和大部分的酶控制组装,导致产生细胞,进一步向更复杂的生命结构。这种自然组装的过程,从合成化学的角度来看,虽然看似很复杂,但在地球上无处不在。自组装是BU构建的一个子集,在这里热动力学发生有利的过程来形成一个有组织的聚合结构。酶控制组装也是BU构建的一个子集,但是使用自然的纳米机器是为形成特定的非正规结构。尽管人类经常使用TD制造法,几乎完全组装时BU的性质。以上面的树为例,这棵树是BU组装而不是由大的树组成。TD的策略来构建一个木制雕像,可能涉及修改DNA的酶,编码从而直接构建雕像而不是树。复杂的功能只能来自设备模式的非正规序列。单元和设备中的重复模式,如ABAB或ABCABC不能展示复杂的功能。复杂的来自于结构或设备的非正规模式,如,在所有生物系统和复杂的电脑芯片中。DNA编码不需要设想,构建也不需要酶的设想。它能够用非生物形式的纳米机器制得,如,纳米工程机器能将碳水化合物引入到耦合的地方,直到雕像构造达到所期望的要求事实上,这种想法虽是科幻的猜测,但也是真正的生物启发。尽管未来很遥远,但自然的制造方法和方法论必然会影响未来。 自顶向下制造的优势TD制造法的优势是多面的,最重要的优点是能够定位或解决所需实体的位置。在GNR的例子中,使用一个预定义的模式标志,人们能够精确的知道GNR的所在地,其目的所在地相对于标志的对齐标志。在TD制造法中最大的优点是它将可能使石墨烯快速服从做为硅的补充,因为它使用相同的方法,这种方法已经开发了50多年的硅制造精确的功能位置。 将一个实体放在一个特定的位置,还有一个途径使其与周围的网络界面上的电子设备结构。和硅胶垫图案相类似的技术,GNR具有其结束处理金属的功能,例如,使用电极加以解决,此外,GNR也可以轻松地成形所需的长度芯片的一个特定位置上,与底部预制门现在呈现GNR作为活性层在一个场效应晶体管(FET)或化学传感器。因此,TD方法允许石

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