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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 
據美國物理學家組織網9月7日(北京時間)報道,美國科學家出能在室溫下工作的石墨烯變頻器,克服了用石墨烯電子設備時的重要障礙——能帶隙。研究有望讓科學家們用石墨烯出數字晶體管,從而大大擴展石墨烯在電子設備領域的應用。

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、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堅硬的材料,其導電、導熱性能*,遠遠超過硅和其他傳統的半導體材料。很多科學家認為,石墨烯或能取代硅成為未來的電子元件材料,廣泛應用于超級計算機、觸摸屏和光子傳感器等多個領域。但石墨烯沒有對數字晶體管來說至關重要的能帶隙,因此,用其數字設備會遇到很多問題。諸如硅等半導體中的電子具有價帶和導帶兩種能級,其間的能隙被稱為能帶隙。擁有合適的能帶隙能使晶體管被打開和關閉,從而使數字電路能用由0和1序列組成的二進制代碼來存儲信息。

普渡大學的博士生陳洪彥(音譯)與該大學布瑞克納米技術研究中心主任、電子與計算機工程學教授約爾格·艾彭澤勒領導的研究團隊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隊用石墨烯出了變頻器,但它們只能在77開氏度(零下196攝氏度)下工作。

變頻器是數字晶體管關鍵的基本元件,它使電子設備中的晶體管能放大信號并控制自己從0變到1。陳洪彥表示:“如果想用石墨烯數字設備,這個變頻器至關重要,可克服石墨烯沒有能帶隙這個缺陷。”

為了出電子設備,科學家必須在硅中摻雜雜質以改變其半導體性質,不過,這樣的“摻雜”卻很難用于石墨烯上。科學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,從而解決了這個問題。研究人員誘導靜電摻雜穿過金屬門(距石墨烯管道40納米遠)之間的電場,通過改變電壓改變摻雜情況并測試摻雜程度,從而找到了zui有效操作新石墨烯變頻器的方法。

迄今為止,石墨烯晶體管的應用范圍一直比較受限,然而,新變頻器讓科學家們可出石墨烯晶體管,大大擴展其在包括計算機和消費電子設備在內的應用。

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