在固态合金催化剂上生长特殊手性单壁碳纳米管（SWCNT）

        碳纳米管有很多特殊的性质，比如只要改变纳米管的至今或者卷曲角度，就可以改变碳管的导电性，就可能由导体变为半导体，因此有很大的应用潜力。但是这样好的性质只有在碳管的直径和手性一定的情况下，才能表现出来。人们队于单一手性的碳纳米管的制备探索已经持续20年了，一种想法就是通过化学气相沉积，将碳纳米管生长在纳米粒子催化剂上，这种方法的要点是控制合成组成和形态单一的纳米粒子。已经有人通过这种方法制备了55%纯度的单手性碳管。这篇文章要介绍的是用以W为基底的双合金纳米粒子上生长单一手性的碳纳米管，产率为92%。

判断手性的方法：拉曼径向呼吸振动峰位置；电子衍射；紫外可见近红外吸收光谱。

WCo合金的原料是一种分子簇，经过烧结得到特定形态，以该合金为催化剂在Si/SiO2基底上生长碳管。

碳纳米管具有特殊的手性，是因为WCo合金的熔点很高，在1300℃高温下仍然可以保持晶体状态，因此可以有单一的手性。

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1、化学制备的石墨烯都有一定的拓扑或性能缺陷，难以用于石墨烯CPU或者电子学材料。

氧化-还原法的缺点是制备的石墨烯存在一定的缺陷,例如,五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷,这些将导致石墨烯部分电学性能的损失,使石墨烯的应用受到限制,

气相沉积法所得的石墨烯相对机械剥离法制备的石墨烯难以转移；一些使用气相沉积法所得石墨烯中没发现量子霍尔效应，说明气相沉积法可能会影响石墨烯的某些特性，

而完全无缺陷的石墨烯我们叫它原始石墨烯，由于其二维性质，电荷分数化（低维物质的单独准粒子的表观电荷小于单位量子）会发生于石墨烯。因此，原始石墨烯是制造量子计算机所需要的任意子元件的合适材料。

高定向热裂解石墨、鳞片石墨和微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯,整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷,为其在微电子学，包括今后制作CPU，提供了一种思路，缺点是产率低。

2、石墨烯CPU可能的工艺路线图：

a、单电子晶体管（SET）方向

SET是利用Coulomb阻塞效应来工作的一种量子器件。SET具有功耗低、灵敏度高和集成容量大等突出的优点, 现在被认为是传统的微电子MOS器件之后最有发展前途的新型纳米器件之一，相关工艺很可能成为纳米电子学，也可能是高集成度石墨烯CPU的核心工艺。但目前受微细加工技术水平和寄生电容的限制；难控制的残留电荷使得SET的集成化比较困难。

最近利用电子束光刻与干刻蚀的方法已经将同一片石墨烯加工成量子点、引线和栅极，获得了室温下可以 *** 作的石墨烯基单电子场效应管，解决了目前单电子场效应由于纳米尺度材料的不稳定性所带来的 *** 作温度受限问题，至少暗示可以借用现在的MOS工艺稍加改造制作石墨烯SET。

b、双层石墨烯场效应管（FET）方向

在两层石墨烯之间加电压打破对称性，可以在几百meV的范围调节带隙。使之可以用于未来的微处理器。用这种方法几乎可以借用现在的MOS工艺稍加改造制作石墨烯CPU，换种说法：使用双层石墨烯的FET有可能获得高的导通/截止比。例如有人将栅长缩小至20～15nm，在导通电流、导通/截止比及S因子等特性方面，可获得与最尖端的Si-MOSFET匹敌的性能。比如，导通/截止比可改善至104左右，S因子可改善至110mV/dec，导通电流超过英特尔的32nm工艺的逻辑LSI用MOSFET。

C、利用石墨烯纳米带的量子限制

通过尺寸效应或量子受限(如在石墨烯纳米带) 引入能隙。对于手性纳米带,导带与价带间的带隙随着手性角的变化发生振荡，对于某些类型的石墨烯纳米带,通过调节纳米带宽实现对带隙宽度的调节(能隙与纳米带宽之间存在反比关系)。基于以上带隙调制原理石墨烯场效应晶体管。通过在双层石墨烯纳米线中引入几何形状（比如弯管和边角等），可以有效地切断电流，将石墨烯设置成二维的蜂巢结构，通过一个独特的管道结构，制作石墨烯场效应晶体管（GFETs）可将开关频率提高了1000多倍，将几何形状引入石墨烯管道内是一个新想法，该方法在让GFETs保持结构简单的同时获得卓越的性能，借此可以超越目前已有的CMOS技术，研发出更加高级的晶体管因此，可以很容易实现商业化生产。

后两条路线更容易使用常规加工技术, 甚至可能在一片石墨烯上直接加工出各种半导体器件和互连线, 制作全碳集成电路。

3、CPU级石墨烯大致的要求：

微电子应用或者CPU要求半金属石墨烯不仅具有高载流子浓度和载流子迁移率,亚微米尺度的d道输运特性和电场调制载流子特性；可以在室温下稳定存在，室温下高的载流子迁移率（普通硅片的十倍）；室温亚微米尺度的d道传输特性也是石墨烯作为纳米电子器件最突出的优势，使对高速CPU极具吸引力的室温d道场效应管成为可能；较大的费米速度和低接触电阻则有助于进一步减小器件开关时间，超高频率的 *** 作响应特性是石墨烯基CPU的另一显著优势。用石墨烯器件制成CPU的运行速度可达到1T(1012) Hz，比现在常见的1G(109) Hz的计算机快1000倍。此外，CPU级石墨烯的电子迁移率和空穴迁移率两者几乎相等，事其N型场效应晶体管和P型场效应晶体管是对称的，CPU级石墨烯还具有零禁带特性，即使在室温下载流子在石墨烯中的平均自由程和相干长度也可为微米级，为一种性能非常优异的半导体材料。

CPU级石墨烯还要求极低的1/f噪声。纳米器件随着尺寸的减小，被称做1/f的噪音会越来越明显，使器件信噪比恶化，这种现象称为“豪格规则( Hooge's Law)”。如何减小1/f噪声也是实现石墨烯CPU的关键问题之一。不过这主要和加工有关。

更专业的问题和解决方案可以咨询元石石墨烯。

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20 nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。在20 世纪70 年代末，新西兰科学家发现在两个石墨电极间通电产生电火花时，电极表面生成小纤维簇，进行了电子衍射测定发现其壁是由类石墨排列的碳组成，实际上已经观察到多壁碳纳米管。

碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特殊的电学性质。碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6nm时，导电性能下降；当管径小于6nm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。有报道说Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性，尽管其超导转变温度只有1.5×10-4K，但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。根据碳纳米管的导电性质可以将其分为金属型碳纳米管和半导体型碳纳米管：当n-m=3k(k为整数)时，碳纳米管为金属型；当n-m=3k±1，碳纳米管为半导体型。

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