材料科学：エピタキシャルグラフェンナノリボンの非常に優れたバリスティック輸送

グラフェンナノリボンは、将来のグラフェンナノエレクトロニクスに不可欠な構成要素となるであろう。しかし、リソグラフィーによりパターン形成した剥離グラフェンから作成した典型的なナノリボンでは、電荷キャリアは散乱事象の間にたった約10 nmしか進まず、この結果、約1キロオーム毎スクエアの最小シート抵抗が生じる。本論文では、炭化ケイ素上にエピタキシャル成長させた40 nm幅のグラフェンナノリボンが、10 μmより大きい長さスケールにおいて単一チャネルの室温バリスティック導体になることを示す。これは、金属性カーボンナノチューブの性能と同等である。この結果は1オーム毎スクエア以下のシート抵抗と等価であり、完全なグラフェンに対する理論予測を少なくとも1桁上回っている。中性のグラフェンリボンでは、輸送は2つのモードが支配的であることが見いだされた。1つはバリスティックであって、温度に依存せず、もう1つは熱活性化される。輸送は、後方散乱から保護されており、おそらく中性グラフェンの基底状態の性質を反映している。室温で両方のモードの抵抗は特定の長さ、すなわちバリスティックモードでは16 μm、もう1つのモードでは160 nmで急激に高くなることが分かった。我々のエピタキシャルグラフェンナノリボンは、基礎科学のみならず、大量に容易に作成できるため、その室温バリスティック輸送特性を利用した先進のナノエレクトロニクスでも重要になるであろう。

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