2019-05-31 05:28:01
激光技术可以解决下一代电子产品使用坚韧材料的问题

2004年,研究人员发现了一种超薄材料,其强度至少比钢强100倍,是最着名的热电导体。

这意味着石墨烯材料可以带来比硅更快的电子产品。

但要真正有用,石墨烯需要携带开关电流,就像硅在计算机芯片上以数十亿晶体管的形式所做的那样。此切换创建计算机用于处理信息的0和1的字符串。

普渡大学的研究人员与密歇根大学和华中科技大学合作,展示了激光技术如何能够永久地将石墨烯强化为具有允许电流流动的结构。

这种结构是所谓的“带隙”。电子需要跳过这个间隙才能成为传导电子,这使得它们能够承载电流。但石墨烯自然没有带隙。

普渡大学的研究人员创造并扩大了石墨烯的带隙,达到创纪录的2.1电子伏特。为了起到诸如硅之类的半导体的作用,带隙需要至少是0.5电子伏特的先前记录。

“这是第一次努力实现如此高的带隙,而不影响石墨烯本身,例如通过化学掺杂。我们纯粹对材料施加压力,”普渡大学工业工程教授Gary Cheng说,他的实验室调查了各种使石墨烯对商业应用更有用的方法。

带隙的存在允许半导体材料在绝缘或传导电流之间切换,这取决于它们的电子是否被推过带隙。

研究人员表示,超过0.5电子伏特可以为下一代电子设备中的石墨烯带来更多潜力。他们的工作出现在Advanced Materials的一期。

“过去的研究人员通过简单地拉伸石墨烯来打开带隙,但单独拉伸并不会使带隙变宽。你需要永久性地改变石墨烯的形状以保持带隙开放,”Cheng说。

Cheng和他的合作者不仅保持了石墨烯中的带隙,而且还使其可以将间隙宽度从零调整到2.1电子伏特,使科学家和制造商可以根据他们的需要选择使用石墨烯的某些特性。要做的材料。

研究人员利用激光冲击印迹技术在石墨烯中使带隙结构永久化,Cheng于2014年与哈佛大学,马德里高等研究院和加州大学圣地亚哥分校的科学家一起开发。

在这项研究中,研究人员使用激光产生冲击波脉冲,穿透下面的石墨烯片。激光冲击将石墨烯应变到沟槽状模具上 - 永久地塑造它。调节激光功率可调节带隙。

Cheng说,虽然该技术还远未将石墨烯放入半导体器件中,但该技术在利用材料的光学,磁性和热性能方面具有更大的灵活性。

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