中國天津大學研究團隊近日表示，在石墨烯材料上的「能帶間隙」的問題已有初步突破，成功地在石墨烯中引入了帶隙，創造一種新型穩定的半導體石墨烯，號稱效能是矽的10倍，被視為開啟石墨烯晶片製造領域大門的重要里程碑。

德國之聲報導，當今電子產品的基礎，半導體材料目前都以「矽」（Silicon）為主，但目前以矽為基礎，開發更節能、更環保的技術已達到瓶頸。學術界關注「石墨烯」（Graphene）的潛力，這是碳原子在特定情況下組成的型態，是最早發現可在室溫下保持穩定的單層材料（Single-layer materials），也就是只有1層分子組成的材料，極為堅固，比鋼強硬約200倍，而且韌性及導電性極強。

然而，據天津大學網站介紹，石墨烯有個嚴重的問題，就是沒有「能帶間隙」（Band gap），這是決定半導體產品電流能否「開、關」的關鍵，如何在石墨烯材料創造「能帶間隙」，一直是困擾學術界幾十年的難題。

Scientists have made a breakthrough in electronics, creating the world's first functional semiconductor made from graphene.

The discovery could lead to hyper-fast computers. https://t.co/OlaRdI6nqu

— DW News (@dwnews) January 5, 2024

天津大學表示，研究團隊成功引入能帶間隙，創造新型穩定的半導體石墨烯，這項技術透過對環境溫度、時間及氣體流量進行嚴格控制，確保碳原子能在以碳化矽的基礎上，形成特定結構，這種半導體石墨烯的效能大約比矽強大10倍之多，團隊形容這是「從0到1」的突破。

這項研究由天津大學「納米（台稱奈米）顆粒與納米系統國際研究中心」（TICNN）主導，刊登於期刊「自然」（Nature），奠基於喬治亞理工學院（Geogia Tech）奈米科學家德伊爾（Walter de Heer）提出、並已鑽研10多年的理論；德伊爾也與天津大學教授馬雷在2015年共同成立TICNN，2人都是這篇論文其中的主要作者。

Researchers based in Atlanta in the US and Tianjin, China, have found that a graphene semiconductor has 10 times greater mobility than silicon, which translate to faster computing and smaller, more efficient devices pic.twitter.com/Cf7A1UZEWk

— Reuters (@Reuters) January 5, 2024