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  • 图文:jarillo - 埃雷罗和asho要么i组

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层叠2-d材料产生令人惊讶的结果

新的实验揭示以前看不到的效果,可能导致新的各类电子和光学设备。


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石墨烯眼花缭乱的科学家,因为它的发现越来越早在十多年前,凭借其无与伦比的电子性能,其强度和重量轻。但一个长期追求的目标已被证明难以实现:如何工程师到石墨烯称为带隙特性,这将需要使用的材料制造晶体管和其他电子设备。

现在,澳门太阳城最新网站的研究人员的新发现是朝使得石墨烯这一令人垂涎的财产的重要一步。工作也有可能导致在石墨烯物理一些理论预测的修订。
 


左起:教授。射线asho要么i,博士后安德烈年轻和Ben追捕,研究生哈维尔·桑切斯 - 山岸和教授。巴勃罗jarillo - 雷罗。 照片:jarillo - 埃雷罗和asho要么i组

新的技术涉及将石墨烯片 - 基于碳的材料,其结构是只有一个原子厚 - 上的六方氮化硼顶部,另外一个原子厚的材料具有相似的性质。所得到的材料股的石墨烯的惊人的能力,传导电子,同时加入必要形成晶体管和其它半导体器件中的带隙。

工作描述 在一份文件中 在日记 科学 合着巴勃罗jarillo - 赫雷罗,物理学澳门太阳城最新网站的三井职业发展助理教授,物理射线asho要么i教授,10人。

“由两种材料相结合,” jarillo-雷罗说,“我们创建了具有比任一所述两个不同的特性的杂化材料”。

石墨烯是电子的一个非常好的导体,而氮化硼是良好的绝缘体,阻挡电子的通道。 “我们通过把它们放在一起做了一个高品质的半导体,” jarillo - 雷罗说。半导体,其可以导通和绝缘状态之间切换,对于所有现代电子的基础。

使混合材料工作中,研究人员不得不对齐,用近乎完美,这两种材料的原子晶格,这既包括一系列六边形的。在两种材料的六边形(已知为的晶格常数)的大小几乎是相同的,但并不完全:那些氮化硼较大1.8%。因此,虽然有可能几乎完全线的六边形向上在一个地方,在较大的区域中的图案变为进出寄存器。

在这一点上,研究人员说,他们必须依靠机会获得在所产生的叠层所需的电子特性的角度调整。然而,对准原来是约一个时间的15个正确的,他们说。

“氮化硼的品质渐渐成为石墨烯” asho要么i说。但什么是最“壮观,”他补充,是所得半导体的性质可被“调谐”,由一个片材相对于另一个稍稍旋转,允许对具有不同电子特性的材料的光谱。

其他人已经通过蚀刻张入窄带由石墨烯成半导体,asho要么i说,但这样的方法基本上降低了石墨烯的电性能。相比之下,新的方法似乎不产生这样的降解。

在材料中到目前为止所创建的带隙比所需的实用的电子装置更小;发现增加将需要进一步的工作方式,研究人员说。

“如果......大的带隙可设计,它可以在所有的数字电子产品的应用,” jarillo - 雷罗说。但即使在目前的水平,他补充说,这种方法可以适用于一些光电应用,如光电探测器。

结果“惊喜我们,” asho要么i说,也需要理论界一些解释。因为在这两种材料的晶格常数的差异,研究人员曾预测,混合动力车的性能将因地而异。相反,他们发现在整个表面上具有恒定,且出乎意料地大,带隙。

此外,jarillo - 雷罗说,在通过将两种材料一起产生的电性能的变化幅度“比理论预测的要大得多。”

MIT的研究小组还发现了一个有趣的新的物理现象。当暴露于磁场时,材料显示出分形性质 - 已知为霍夫斯塔特蝴蝶能谱 - 这被描述在几十年前被理论家,但在现实世界中认为是不可能的。有这方面的深入研究;其他两个研究小组也对这些霍夫斯塔特蝴蝶效应在本周的Nature杂志上报告。

EVA安德烈,在谁没有参与这项工作的罗格斯大学的物理学教授,他说,直到最近,“几十年的老新颖和令人惊奇的物理现象的理论预测,预计在2-D电子系统[如石墨烯]发生,已经沉睡。”但MIT的研究小组的工作,清楚地表明了一些这些现象,她说。

“也许最显著是他们在零磁场带隙的观察,”她说。 “的能力,以诱导在石墨烯的零场带隙可能有一天允许其在晶体管应用的开关使用,提供了一个可行的和廉价的替代硅电子”。

该研究包括博士后奔追捕和Andrea年轻研究生哈维尔·桑切斯,山岸,以及来自美国亚利桑那州,在日本筑波大学材料科学研究所大学其他六个研究人员,并在日本东北大学。这项工作是由美国资助能源,Gordon和Betty Mo要么e基金会和美国国家科学基金会的部门。


主题: 石墨烯, 材料科学与工程, 物理, 半导体, 研究, 纳米科学和纳米技术

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