[发明专利]收窄的替位式掺杂原子尺度导线

权利要求书

1.一种收窄的替位式掺杂原子尺度导线，为了连接原子尺度(一至几十原子大小)的器件，来制备相应的集成电路，需要宽度在原子量级的导线；技术方案是在金属性质的碳基材料(金属性质碳纳米管或金属性质石墨烯纳米带)上，替位式掺杂金属原子，形成宽度为原子量级的导线；其特征在于：在上述金属性质的碳基材料中，替位式掺杂金属原子沿着碳纳米管管轴或石墨烯纳米带纵向，在平行纵向对称轴的相邻1～5排晶列上每一晶胞内特定几个格点上周期性的进行掺杂形成原子尺度导线(几原子宽度)。

2.按照权利要求1所述的收窄的替位式掺杂原子尺度导线，其特征在于：所述碳基材料是指具有金属性质的碳纳米管或金属性质的石墨烯纳米带，该石墨烯纳米带可以是边缘裸露的，或边缘碳原子被氢化(一个氢原子或二个氢原子)，或边缘碳原子被不同基团(包括氢原子、羟基、酮基、氢和羟基共同饱和)修饰，或一块石墨烯上被氢原子、或氟原子、或氧原子吸附成键而分隔出的石墨烯纳米带。

3.按照权利要求1所述的收窄的替位式掺杂原子尺度导线，其特征在于：一根导线只掺杂金属元素中的一种元素。

4.按照权利要求1所述的收窄的替位式掺杂原子尺度导线，其特征在于：所用掺杂原子可以是铜、金或银原子，金属性质的的碳纳米管可以是(5，0)碳纳米管，金属性质的石墨烯纳米带可以是锯齿型的石墨烯纳米带。

5.一种制备收窄的替位式掺杂原子尺度导线的方法，要在金属性质的碳基材料(金属性质的碳纳米管或金属性质的石墨烯纳米带)上实现定点掺杂，必然要在原子水平操纵原子，采用SPM和单离子注入技术在特定格点去除一个碳原子和添加一个金属掺杂原子，其特征在于：用SPM施加一个电脉冲，将指定格点上的碳原子吸附，并搬运走，然后再吸附并搬运一个金属掺杂原子来到该指定格点，通过施加一个电脉冲将该金属掺杂原子填入该指定格点；用单离子注入技术直接在指定格点将金属掺杂离子注入，用注入的金属掺杂离子轰击和替代碳原子；沿碳纳米管管轴或石墨烯纳米带纵向周期性地用金属掺杂原子替换特定格点碳原子，采用软件程序控制SPM探针和单离子注入沿纵向的移动来实现。

6.一种收窄的替位式掺杂原子尺度导线的用途，在金属性质的碳基材料(金属性质的碳纳米管或金属性质的石墨烯纳米带)上，替位式掺杂金属元素，形成宽度为原子量级的导线，其特征在于：该原子量级的导线可用于连接原子尺度的电子器件，作为原子量级线程的大规模集成电路的互连，制备相应的集成电路。