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技術(shù)中心 聊城市東昌府區(qū)科泰激光設(shè)備有限公司

激光為石墨烯進(jìn)軍電子領(lǐng)域打開大門

來源:科泰激光 發(fā)布時間: 2013/10/5 12:47:48 【返回上一步】

 

作為一種單層碳原子晶體,石墨烯有著優(yōu)良的物理性質(zhì)和獨(dú)特的電子性質(zhì),但它的一個致命缺點(diǎn)是沒有帶隙,這讓它很難在電子設(shè)備中發(fā)揮作用。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)6月20日報道,來自阿根廷科爾多瓦國立大學(xué)、德國亞琛工業(yè)大學(xué)和西班牙巴塞羅那大學(xué)的一個聯(lián)合研究小組提出一種新設(shè)想:利用中紅外激光照射石墨烯,制造出人工動態(tài)帶隙。該研究有望為石墨烯材料進(jìn)軍電子領(lǐng)域打開大門。論文發(fā)表在《應(yīng)用物理快報》網(wǎng)站上。

  石墨烯是一種零帶隙半導(dǎo)體,其性質(zhì)表現(xiàn)就如同沒有帶隙,這意味著石墨烯無法作為控制電流的“開關(guān)”。而打開或關(guān)閉電流形成了計算機(jī)中1和0的編碼信息,這種“開關(guān)”功能對轉(zhuǎn)換器、晶體管等電子設(shè)備來說至關(guān)重要。“正是因為沒有帶隙,阻礙了石墨烯這種神奇材料的廣泛應(yīng)用。”阿根廷科爾多瓦國立大學(xué)物理學(xué)家路易斯·福·托里斯說。

  研究人員在論文中詳細(xì)分析了這一問題,解釋了激光場和石墨烯中電子相互作用的方式。根據(jù)他們的預(yù)測,用中紅外激光照射石墨烯材料,能在它的電子結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生可觀察到的帶隙。進(jìn)一步,還可以通過控制激光的極性對帶隙進(jìn)行調(diào)節(jié)。

     福·托里斯解釋說,關(guān)鍵是怎樣通過石墨烯和激光場的相互作用,讓極化的光在石墨烯上“打開”帶隙。例如,讓電子從左到右進(jìn)入被激光場照亮的區(qū)域,就會和激光相互作用,吸收或發(fā)射光子。這種相互作用導(dǎo)致了電子被反射或發(fā)生反向散射,如同撞到一堵“墻”上,這堵“墻”就是帶隙。它與通常的帶隙不同,是一種由激光產(chǎn)生的動態(tài)帶隙。

  該研究在基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用方面都具有重要意義。福·托里斯說:“石墨烯的特殊電子結(jié)構(gòu)與激光相互作用,有助于誘導(dǎo)產(chǎn)生某些奇異態(tài)物質(zhì),如拓?fù)浣^緣體(一種內(nèi)部絕緣但表面導(dǎo)電性能良好的材料)。而從應(yīng)用角度看,這種技術(shù)能帶來更多的光電設(shè)備新品種,將光轉(zhuǎn)換為電信號。”

  研究人員表示,他們已經(jīng)完成了精細(xì)的參數(shù)調(diào)整,如激光頻率、放大等,下一步就是通過實驗來證明該理論。
 

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