據(jù)天津大學新聞發(fā)言人1月5日透露，該校納米中心在半導體石墨烯領域取得突破性成果。由天津大學天津納米顆粒與納米系統(tǒng)國際研究中心（以下簡稱：納米中心）領銜的馬雷教授與美國佐治亞理工學院共同研發(fā)小組，成功破解了石墨烯電子學領域長久以來難以克服的技術壁壘——在半導體石墨烯領域取得重大突破。他們的研究成果《碳化硅上生長的超高遷移率半導體外延石墨烯》首次開啟了半導體石墨烯的帶隙，實現(xiàn)從“0”到“1”的飛躍性進步，被專家視為引領未來石墨烯芯片制造業(yè)的重要契機。

特異的二維材料石墨烯，由于其狄拉克錐能帶結構呈現(xiàn)為零帶隙特性，至今仍是諸多科學家們面對的挑戰(zhàn)。然而，馬雷教授領軍的科研團隊，在對外延石墨烯生長過程進行精密調(diào)整后，成功構筑了新型穩(wěn)定半導體石墨烯。這種半導體石墨烯的電子遷移速度遠超硅材料，性能提升達十倍之多，且還具備了硅材料所不具備的特性。

根據(jù)天津大學消息，此次研究成果主要有三大核心技術創(chuàng)新點：

首先，運用新穎的準平衡退火方法，成功制備出大面積、均勻性強的超大單層單晶疇半導體外延石墨烯（SEG），這種新型材料的制備工藝簡單可控，成本低廉，填補了傳統(tǒng)工藝的短板；

其次，采用此方法制備得到的半導體石墨烯，有望達到近600 meV的帶隙和高達5500 cm2 V-1 s-1的室溫霍爾遷移率，這兩項指標均比當前已知的二維晶體高出至少一個數(shù)量級；

最后，利用該半導體外延石墨烯制作出的場效應晶體管，開關比可達104，已經(jīng)基本能滿足工業(yè)應用需要。

值得一提的是，該項研究成果（Ultrahigh-mobility semiconducting epitaxial graphene on silicon carbide）已于今年1月3日發(fā)表于知名學術期刊《自然》（Nature）的網(wǎng)絡版。