石墨烯，一种被誉为“新材料之王”的二维晶体，以其超薄、超轻、超强的特性赢得了科研领域的广泛关注。然而，由于被过度炒作以至于被滥用在电暖气、化妆品，甚至内衣之类的产品中，石墨烯的名声一度大受影响。公众甚至将石墨烯类比成曾经的纳米水、光催化和负氧离子空气净化器，认为其产品全是“忽悠人的”。在大众的心目中，石墨烯几乎被营销“玩坏了”。
石墨烯的过度营销
两年前，中国科学院院士刘忠范曾表示，“后摩尔时代，放过石墨烯吧。”的确，在过去的一段时间里，石墨烯几乎成为各种概念的代表，被冠以各种神奇的属性，有时甚至超越了其真实的科学价值。
更为关键的问题是，直到最近，石墨烯一直没有解决的“带隙”问题。带隙是半导体材料中的一个关键概念，而石墨烯之前的带隙为零，即没有，使其成为导体而非半导体。这个难题困扰了科学家们几十年，阻碍了石墨烯在电子领域的应用。
石墨烯半导体的突破之路
然而，最新的研究给我们带来了一线希望。来自佐治亚理工学院和天津大学的研究团队创造了世界上第一个由石墨烯制成的功能半导体。他们通过在碳化硅晶圆上生长石墨烯，成功解决了石墨烯没有带隙的问题。这个突破性的发现让石墨烯具备了半导体的特性，为其在电子产品领域的广泛应用打开了新的大门。
石墨烯是一种单层石墨，由碳原子以六角形蜂巢晶格排列而成。它的特性超薄、超轻、超强，拥有高电荷载流子迁移率、双极场效应以及优异的电学和机械性能。在过去的研究中，科学家们一直试图克服石墨烯的“带隙”问题，以使其在半导体领域发挥作用。
在过去的研究中，科学家们曾尝试通过改变石墨烯的形状、量子约束和化学功能化等方法来引入带隙，但都未能成功制造出可行的半导体石墨烯。这次的突破来自于在特定碳化硅晶面上对石墨烯进行退火的方法，使其能够像硅一样工作。这一关键性的发现为石墨烯在电子领域的应用带来了巨大的希望。
挑战与前景：实现产业规模应用
尽管成功解决了带隙问题，但要让石墨烯半导体真正应用到产业，仍然面临挑战。首先，大规模生产仍是一个问题。然而，研究团队采用在碳化硅衬底上生长石墨烯的方法，省去了石墨烯转移步骤，使其更容易与现有硅工艺兼容，为实现大规模应用铺平了道路。
然而，要实现石墨烯半导体的大规模应用，仍有诸多挑战需要克服。首先，石墨烯的制备成本高，规模化生产面临困难。其次，作为二维平面材料，石墨烯受到量子效应的影响，需要深入研究其导电性。最后，石墨烯的一致性、稳定性和质量问题仍然需要解决，以确保其在产业中的可行性和竞争力。
结语
“石墨烯是过度炒作的受害者”，诺贝尔物理学奖得主安德烈·盖姆这样形容。然而，现在随着一项重大的突破，石墨烯半导体才刚刚开始展现其潜力。这一突破让我们有理由重新审视这个被过度炒作的新材料，一种可能将在集成电路、场效应晶体管、大功率LED散热、可穿戴电子器件、石墨烯化学传感器等领域发光发热的新材料。当然并不是说就此大规模投资石墨烯，而是更好地理解石墨烯的价值，找到其真正的应用突破口。在前面的路上，石墨烯有望像碳化硅和氮化镓一样，为半导体制造及其下游产品提供更多选择，贡献自己独特的力量。
来源：百家号|涟漪杂谈