據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)9月7日（北京時間）報道，美國科學(xué)家首次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)備時的重要障礙——能帶隙。最新研究有望讓科學(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、由碳原子組成的二維晶體，只有一層碳原子的厚度，是迄今最薄也最堅硬的材料，其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能超強，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硅和其他傳統(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的電子元件材料，廣泛應(yīng)用于超級計算機(jī)、觸摸屏和光子傳感器等多個領(lǐng)域。但石墨烯沒有對數(shù)字晶體管來說至關(guān)重要的能帶隙，因此，用其制造數(shù)字設(shè)備會遇到很多問題。諸如硅等半導(dǎo)體中的電子具有價帶和導(dǎo)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(guān)閉，從而使數(shù)字電路能用由0和1序列組成的二進(jìn)制代碼來存儲信息。
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)隊首次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)隊用石墨烯制造出了變頻器，但它們只能在77開氏度（零下196攝氏度）下工作。
變頻器是數(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，這個變頻器至關(guān)重要，可克服石墨烯沒有能帶隙這個缺陷。”
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，這樣的“摻雜”卻很難用于石墨烯上。科學(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)，從而解決了這個問題。研究人員誘導(dǎo)靜電摻雜穿過金屬門（距石墨烯管道40納米遠(yuǎn)）之間的電場，通過改變電壓改變摻雜情況并測試摻雜程度，從而找到了最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)展其在包括計算機(jī)和消費電子設(shè)備在內(nèi)的應(yīng)用。
當(dāng)兩位英國科學(xué)家，憑著用膠帶“粘”下來的那點石墨烯榮膺諾貝爾獎時，人們開始看到這種迄今厚度最薄和強度最高的材料身上所具備的無限潛能。然而與許多新材料問世之初的境遇相似，能帶隙的缺失讓石墨烯捅不破產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用這層薄紙。現(xiàn)在，靜電摻雜技術(shù)砸開了這道桎梏。這意味著幾十年以“硅”為王的舊時代或?qū)⒔K結(jié)，人們也得以允許自己對一個由石墨烯主導(dǎo)構(gòu)建的未來信息化世界，展開豐富聯(lián)想。
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，是迄今最薄也最堅硬的材料，其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能超強，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硅和其他傳統(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的電子元件材料，廣泛應(yīng)用于超級計算機(jī)、觸摸屏和光子傳感器等多個領(lǐng)域。但石墨烯沒有對數(shù)字晶體管來說至關(guān)重要的能帶隙，因此，用其制造數(shù)字設(shè)備會遇到很多問題。諸如硅等半導(dǎo)體中的電子具有價帶和導(dǎo)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(guān)閉，從而使數(shù)字電路能用由0和1序列組成的二進(jìn)制代碼來存儲信息。
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)隊首次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)隊用石墨烯制造出了變頻器，但它們只能在77開氏度（零下196攝氏度）下工作。
變頻器是數(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，這個變頻器至關(guān)重要，可克服石墨烯沒有能帶隙這個缺陷。”
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，這樣的“摻雜”卻很難用于石墨烯上。科學(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)，從而解決了這個問題。研究人員誘導(dǎo)靜電摻雜穿過金屬門（距石墨烯管道40納米遠(yuǎn)）之間的電場，通過改變電壓改變摻雜情況并測試摻雜程度，從而找到了最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)展其在包括計算機(jī)和消費電子設(shè)備在內(nèi)的應(yīng)用。
當(dāng)兩位英國科學(xué)家，憑著用膠帶“粘”下來的那點石墨烯榮膺諾貝爾獎時，人們開始看到這種迄今厚度最薄和強度最高的材料身上所具備的無限潛能。然而與許多新材料問世之初的境遇相似，能帶隙的缺失讓石墨烯捅不破產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用這層薄紙。現(xiàn)在，靜電摻雜技術(shù)砸開了這道桎梏。這意味著幾十年以“硅”為王的舊時代或?qū)⒔K結(jié)，人們也得以允許自己對一個由石墨烯主導(dǎo)構(gòu)建的未來信息化世界，展開豐富聯(lián)想。
