ナノスケール材料：hBN積層体中で成長させたグラフェンナノリボンによる高性能電子デバイス

六方晶窒化ホウ素（hBN）積層体における二次元材料のファンデルワールス封入（Van der Waals encapsulation）は、超高性能電子デバイスを作製する有望な方法である。しかし、ファンデルワールス封入を実現させる現在の手法は、機械的転写法を用いた人工的な積層を必要とし、制御が難しく、汚染されやすい上、スケーラブルではない。今回我々は、hBN積層体における、転写を用いない高品質グラフェンナノリボン（GNR）の直接成長について報告する。埋め込まれた状態で成長したGNRは、ジグザグ端を有するとともに、極めて長く（最大0.25 mm）、極めて狭く（5 nm未満）、ホモカイラルであるという非常に望ましい特徴を示す。原子論的シミュレーションによって、この埋め込み型成長の基礎となる機構には、AA′積層したhBN層の間で滑る際のGNRの極めて低い摩擦が関与していることが示された。我々は、この成長させた構造を用いて、転写を用いない埋め込み型GNR電界効果デバイスの作製を実証する。このデバイスは、室温で移動度が最大4600 cm² V⁻¹ s⁻¹、オン/オフ比が最大10⁶という優れた性能を示した。今回の結果は、埋め込まれた層状材料を用いる高性能電子デバイスのボトムアップ作製への道を開く。

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