包括英國(guó)國家(jiā)物理實驗室在內的跨歐研究小(xiǎo)組開發出了一種令人難以置信的石墨烯材料,其將(jiāng)成為(wéi)微型芯片和觸摸屏等未來高速電子產品(pǐn)的關(guān)鍵成分。在(zài)該成果的(de)推進下,生產出作為未來納米技術基礎的新材料(liào)研究又向前邁(mài)了一步。
石墨烯早已展示出其巨大的潛(qián)力,但之前僅(jǐn)能實現小規模生產,對更好地測量、理解和開發造(zào)成了局限。在1月17日出版的《自然?納米技(jì)術》雜誌上,研究人員首次向人們展示了(le)如何擴展石墨(mò)烯尺寸並提升質量以滿(mǎn)足實際開發的方法,並成(chéng)功地測量了其電子特性。這些重大(dà)突破克服了擴展石墨烯技術應(yīng)用中的兩個最大障礙。
到目前為止,高質量(liàng)的(de)石墨烯隻能以幾分之(zhī)一毫米的形式體現,使用的是諸如用膠帶從石墨晶體上一(yī)層層加以剝離的辦法。要產生出可實用的電子器件則需要生長出更大尺寸的(de)材料。而現(xiàn)在,研究人員終(zhōng)於首次用較大麵積(大(dà)約(yuē)50平方毫米)的石墨烯層成功製(zhì)造並運行了大量的電子器件。
這個石墨烯樣本是在碳化矽上以外延(yán)法生成的,外延法是(shì)一種在一個晶(jīng)體層上生(shēng)長出另一晶體層的方法。有(yǒu)了這樣具(jù)有重要意義(yì)的樣本,不(bú)僅證明石墨(mò)烯能以可擴展的方式實際製作出來,也使得(dé)科(kē)學家可(kě)更好地理解其重要性能。
該項目的第二個重要突破(pò)是實(shí)現了以前所未有的精確度來測量石墨烯的電特性,從而(ér)為建立起更(gèng)簡便、更準確的標準鋪平了道路。
測量電阻的國(guó)際標準都基於量子霍(huò)爾效應(yīng),即(jí)二維材料的(de)電特性隻能由其基(jī)本自然常數決定(dìng)。截至目前,這種效應隻在少量傳統半導體中才能展現(xiàn)出足夠的精度。此外,這樣的測量還需要在接近(jìn)絕對零度的溫度下進行,同時還需施(shī)加非常強的磁場,但(dàn)全世界僅有少數幾家專業實驗室具備這樣(yàng)的條件。
長期來講,石墨烯傾向於能提供一個更好的標準,但目前的樣本尚不足以做到這一點。通過產生足夠大小和質量的樣本及準確地展示霍爾電阻,研究人員已證(zhèng)明石墨(mò)烯具有大規模取(qǔ)代傳統半導體的潛力。
此外石墨烯可在更(gèng)高溫度下展示量(liàng)子霍爾效應。這意味著石墨(mò)烯電阻標準可得到更廣泛的運用,也(yě)將有更多的實驗室能滿足測量所需的條件。除了運行速度和(hé)耐用性方麵的優勢,這也將(jiāng)加快生產進程,使未來以石墨烯為基礎的(de)電子技術產品成本降低(dī)。
英國國家物理實驗室量子(zǐ)檢測組的亞曆山大?察侖丘克(kè)教授指出,此項目最令人轟動的是,大麵(miàn)積的外延石墨烯不僅展示了其結構連(lián)續性,而且在精確(què)測(cè)量所需(xū)的完美度上並(bìng)不遜於發展曆史更悠久的傳統半導體。
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更(gèng)多>2018-10-12