研究人员开发超高效的”清洁”技术来控制石墨烯的特性

来自哥伦比亚大学的研究人员和韩国宋庆万大学和日本国立材料科学研究所的合作者报告说，石墨烯可以有效地掺杂使用单层的氧化钨氧塞烯化物（TOS），该单层氧化钨脱酰胺。

新的结果依赖于一种更清洁的技术来操纵电力流动，使石墨烯比铜和黄金等金属具有更大的电导率，并提高了石墨烯在电信系统和量子计算机中的使用潜力。

为了构建现代电路，研究人员通过掺杂控制硅的电流导电能力，这是一个引入负电荷电子或带正电荷的”孔”的过程，而电子过去是。这允许控制电流，因为硅涉及将其他原子元素（称为多裤）注入其三维（3D）原子晶格。

为了适应电子工业所需的较小尺寸，研究人员正在试验二元材料，如石墨烯。但是使用3D硅的常见方法与二维石墨烯不起作用。

研究人员没有注射多裤，而是尝试在”电荷转移层”上分层，意在从石墨烯中添加或拉走电子。但是，以前的方法在其电荷传输层中使用了”脏”材料：这些杂质会使石墨烯不均匀掺杂，并阻碍其导电能力。

现在，新的研究提出了一个改进的方法。由哥伦比亚大学的詹姆斯·霍恩和詹姆斯·德黑兰尼以及韩国宋京宽大学的元正耀领导的跨学科研究小组描述了一种通过低杂质钨氧塞烯（TOS）制成的电荷转移层来服用石墨烯的清洁技术。

研究小组通过氧化另一种二元材料钨二烯酰胺的单个原子层，生成了新的”清洁”层。当 TOS 被分层在石墨烯上时，他们发现石墨烯上布满了电导孔。这些孔可以微调，以便通过在托斯和石墨烯之间添加几层钨西烯酰胺来更好地控制材料的导电性能。

研究人员发现，石墨烯的电流动性比之前的尝试要高。添加钨西烯酰胺垫片进一步增加了移动性，使 TOS 的影响变得微不足道，因此移动性由石墨烯本身的内在特性决定。这种高掺杂性和高流动性的结合使石墨烯比铜和黄金等高导电性金属具有更大的导电性。

研究人员说，随着掺杂的石墨烯在导电方面越来越好，它也变得更加透明。这是由于保利阻塞，这种现象是由兴奋剂操纵的指控阻止材料吸收光。在电信中使用的红外波长下，石墨烯的透明度超过 99%。实现高透明度和导电率对于通过基于光的光子设备移动信息至关重要。如果吸收了太多的光线，信息就会丢失。研究小组发现，TOS掺杂的石墨烯损失比其他导体要小得多，这表明这种方法可能为下一代超高效光子设备带来潜力。

Hone 说：”这是按需定制石墨烯特性的新方法。”我们刚刚开始探索这种新技术的可能性。

一个有希望的方向是通过改变 TOS 的模式来改变石墨烯的电子和光学特性，并直接将电路印在石墨烯本身上。该团队还致力于将掺杂材料集成到新型光子设备中，并在透明电子设备、电信系统和量子计算机中具有潜在的应用。