半导体石墨烯纳米带是用于纳米电子学的有前途的材料，但受到合成挑战的阻碍。在这里，我们报告了分子级碳种子可用于启动石墨烯的化学气相沉积 (CVD) 合成，以生成窄于 5 nm 的一维石墨烯纳米带，同时与选择性地沿单个方向延伸种子的生长现象相结合。这一概念通过将类石墨烯多环芳烃分子升华到 Ge(001) 催化剂表面上，实现了平均归一化标准偏差小至 11%（比无种子成核纳米带小 3 倍）、宽高比高达 30、宽度窄至 2.6 nm（可通过 CH 4曝光时间调节）的扶手椅纳米带。在场效应晶体管 (FET) 中比较了两组纳米带，由于纳米带的宽度不同，截止电流相差 150 倍。

图文简介

a两个主要阶段的示意图。(i) PAH 分子（红色 = 氧和紫色 = 碳）在相对较低的温度下从气相沉积到 Ge(001)（灰色）上以形成种子。(ii) CH 4 (浅蓝色 = 碳和白色 = 氢) 用于通过 CVD 驱动各向异性生长，并在高温下沿一个方向选择性地延伸种子，以产生窄的扶手椅石墨烯纳米带。b在 CH 4暴露173 分钟后，由 PTCDA 衍生种子引发的纳米带的代表性 SEM 图像。比例尺为 200 nm。

a-e在 CH 4暴露时间为 6、19、46、72 和 98 分钟后纳米带的 SEM 图像。比例尺为 200 nm。f - j暴露时间为 6、19、46、72 和 98 分钟后纳米带的 STM 图像（施加的偏置电压=2 V，隧道电流=0.1 nA）。比例尺为100 nm。颜色按地形高度缩放，深红色最低，浅黄色最高。k , l宽度和长度与曝光时间的关系图。红线是线性最佳拟合。红色圆圈表示线性拟合与y轴相交的位置，并定义了1.7 nm的有效种子尺寸。误差线是宽度( k )和长度( l )的标准偏差）。

来自 PAH 衍生种子的两种可能的纳米带起始途径的示意图

论文信息

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