Fabrication of Large-Area and Large-Bandgap Semiconducting Graphene Materials

大面积、大带隙半导体石墨烯材料的制备

基本信息

  • 批准号:
    1129802
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-01 至 2015-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The overarching goal of this project is to learn how to open up a technologically relevant bandgap in graphene via top-down nanopatterning and nanomanufacturing approaches that can be scaled to large-areas. Our specific objectives are to: (1) tailor and reduce nanopattern- size and shape to achieve larger bandgaps 0.5 eV; (2) learn how to scale to ~5x5 cm2 or larger ?wafers? of semiconducting graphene; (3) control the atomic functionalization of graphene edges which become increasingly important as feature-size is reduced; and (4) demonstrate proof-of-principal wafer-wide arrays of semiconducting graphene electronic devices. Our approach for nanomanufacturing large bandgap graphene in a scalable fashion will be to employ self-directed lithographic templates. The templates will be based on block copolymers and small molecules that will be tailored to self-assemble on graphene with unprecedented patterning resolution and will be used in conjunction with controlled top-down patterning to control the electronic behaviors of graphene. Broader significant and importance: Graphene has received substantial attention recently because of its exceptional electronic, optical, mechanical, and thermal properties. While unpatterned graphene is not a semiconductor, nanopatterned graphene acts like one, meaning that its electrical conductivity can be switched ?ON? and ?OFF?. This has spurred excitement for semiconducting graphene in electronics, infrared optoelectronics and photonics, biosensing, and solar energy harvesting in hopes of exploiting graphene?s exceptional properties for these applications. The proposed research will culminate in novel nanomanufacturing processes that will enable the fabrication of large-area ?wafers? of technologically relevant semiconducting graphene. The semiconducting graphene ?wafers? will be transformative and powerful materials platforms for launching a wide range of next-generation applications based on carbon nanotechnology. The principal investigators will also mentor undergraduate and under-represented students in research and participate in a course at UW-Madison designed to allow bench scientists and science communicators to develop and use effective strategies for communicating with the general public about science and technology, particularly about nanotechnology.
该项目的总体目标是学习如何通过自上而下的纳米图案和纳米制造方法在石墨烯中开放与技术相关的带隙,这些方法可以缩放到大区域。 我们的特定目标是:(1)量身定制和降低纳米图案的大小和形状,以达到更大的带盖0.5 eV; (2)学习如何扩展到〜5x5 cm2或更大?半导体石墨烯; (3)控制石墨烯边缘的原子官能化,随着特征大小的降低而变得越来越重要; (4)展示了半导体石墨烯电子设备的主要主要晶圆层阵列。 我们以可扩展方式进行大型带隙石墨烯的纳米制造方法是采用自我指导的光刻模板。 这些模板将基于块共聚物和小分子,这些分子将以前所未有的图案分辨率在石墨烯上量身定制为自组装,并将与受控自上而下的图案一起使用,以控制石墨烯的电子行为。更广泛的重要性和重要性:石墨烯最近受到了极大的关注,因为它具有特殊的电子,光学,机械和热性能。 虽然不公平的石墨烯不是半导体,但纳米消耗石墨烯的作用就像一种,这意味着可以打开其电导率吗?和? 这激发了对电子,红外光电和光子学,生物传感和太阳能收集的兴奋,以期利用这些应用的特性。 拟议的研究将在新型的纳米制造过程中达到最终形象,从而使大面积瓦金饼的制造?技术相关的半导体石墨烯。 半导体石墨烯?晶片?将是具有变革性和强大的材料平台,用于启动基于碳纳米技术的广泛下一代应用。 首席研究人员还将指导本科生和代表性不足的学生研究研究,并参加UW-Madison的课程,旨在允许替补科学家和科学沟通者制定和使用有效的策略,以与公众沟通有关科学和技术的沟通,尤其是关于有关的科学和技术纳米技术。

项目成果

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    0
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  • 资助金额:
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  • 批准号:
    1727523
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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  • 批准号:
    1462771
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 39万
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    $ 39万
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