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初級(jí)會(huì)員 | 第2年

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美研制出能在室溫工作的石墨烯變頻器

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美研制出能在室溫工作的石墨烯變頻器http://www.kytsldc.cn/st42492

美國(guó)科學(xué)家制造出能在室溫下工作的石墨烯變頻器,克服了用石墨烯制造電子設(shè)備時(shí)的重要障礙——能帶隙。研究有望讓科學(xué)家們用石墨烯制造出數(shù)字晶體管,從而大大擴(kuò)展石墨烯在電子設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用。

    石墨烯是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的二維晶體,只有一層碳原子的厚度,是迄今zui薄也zui堅(jiān)硬的材料,其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能*,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硅和其他傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料。很多科學(xué)家認(rèn)為,石墨烯或能取代硅成為未來(lái)的電子元件材料,廣泛應(yīng)用于超級(jí)計(jì)算機(jī)、觸摸屏和光子傳感器等多個(gè)領(lǐng)域。但石墨烯沒(méi)有對(duì)數(shù)字晶體管來(lái)說(shuō)至關(guān)重要的能帶隙,因此,用其制造數(shù)字設(shè)備會(huì)遇到很多問(wèn)題。諸如硅等半導(dǎo)體中的電子具有價(jià)帶和導(dǎo)帶兩種能級(jí),其間的能隙被稱(chēng)為能帶隙。擁有合適的能帶隙能使晶體管被打開(kāi)和關(guān)閉,從而使數(shù)字電路能用由0和1序列組成的二進(jìn)制代碼來(lái)存儲(chǔ)信息。

    普渡大學(xué)的博士生陳洪彥(音譯)與該大學(xué)布瑞克納米技術(shù)研究中心主任、電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授約爾格·艾彭澤勒領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)制造出了一種能在室溫下工作且“塊頭”更大的石墨烯變頻器。此前也有其他科研團(tuán)隊(duì)用石墨烯制造出了變頻器,但它們只能在77開(kāi)氏度(零下196攝氏度)下工作。

    變頻器是數(shù)字晶體管關(guān)鍵的基本元件,它使電子設(shè)備中的晶體管能放大信號(hào)并控制自己從0變到1。陳洪彥表示:“如果想用石墨烯制造數(shù)字設(shè)備,這個(gè)變頻器至關(guān)重要,可克服石墨烯沒(méi)有能帶隙這個(gè)缺陷。”

    為了制造出電子設(shè)備,科學(xué)家必須在硅中摻雜雜質(zhì)以改變其半導(dǎo)體性質(zhì),不過(guò),這樣的“摻雜”卻很難用于石墨烯上??茖W(xué)家研制出了靜電摻雜,讓新石墨烯變頻器模擬硅變頻器的性質(zhì),從而解決了這個(gè)問(wèn)題。研究人員誘導(dǎo)靜電摻雜穿過(guò)金屬門(mén)(距石墨烯管道40納米遠(yuǎn))之間的電場(chǎng),通過(guò)改變電壓改變摻雜情況并測(cè)試摻雜程度,從而找到了zui有效操作新石墨烯變頻器的方法。

    迄今為止,石墨烯晶體管的應(yīng)用范圍一直比較受限,然而,新變頻器讓科學(xué)家們可制造出石墨烯晶體管,大大擴(kuò)展其在包括計(jì)算機(jī)和消費(fèi)電子設(shè)備在內(nèi)的應(yīng)用。

 

 

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