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科学家开发出新型石墨烯材料

  科学家已经开发出新的石墨烯材料

  包括英国国家物理实验室在内的跨国研究小组已经开发出了一种令人难以置信的石墨烯材料,它将成为未来高速电子学(如微芯片和触摸屏)的关键组成部分。作为这一努力的结果,对构成未来纳米技术基础的新材料的研究是又一步。石墨烯早已显示出其巨大的潜力,但以前只有小规模的生产是可能的,限制了更好的衡量,理解和发展的需要。在1月17日的“自然 - 纳米技术”杂志上,研究人员首次展示了如何扩大石墨烯的尺寸,提高质量以满足方法的实际发展,并成功地测量了电子性能。这些重大突破克服了扩大石墨烯技术应用最大的两个障碍。到目前为止,高质量的石墨烯只能用毫米级表示,使用的技术如从石墨层剥离胶带。要生产有用的电子设备,您需要生长更大尺寸的材料。现在,研究人员首次成功地制造和运行了大量面积更大(约50平方毫米)的石墨烯电子器件。该石墨烯样品在碳化硅上外延生长,在一个晶体层上生长另一个晶体层的方法。有了这样一个重要的样本,不仅可以证明石墨烯实际上可以以可扩展的方式制造,还可以让科学家更好地理解其重要性质。该项目的第二个重大突破是以前所未有的精度实现了石墨烯的电性能,为更容易和更准确的标准铺平了道路。测量电阻的国际标准是基于量子霍尔效应,即二维材料的电学性质只能由其基本自然常数决定。到目前为止,这种效应仅在少量的传统半导体中表现出足够的精度。此外,这种测量需要在接近绝对零度的温度下进行,并且要施加非常强的磁场,但只能在世界上一些专门的实验室进行。从长远来看,石墨烯趋于提供更好的标准,但目前的样品不足以做到这一点。研究人员已经证明,石墨烯有可能通过生产足够大小和质量的样品,并准确显示霍尔效应电阻来大规模地取代传统的半导体。另外,石墨烯可以在较高的温度下表现出量子霍尔效应。这意味着石墨烯电阻标准可以得到更广泛的应用,会有更多的实验室来满足测量要求。除了速度和耐用性的优势,这也将加快制造过程,并降低未来石墨烯电子产品的成本。英国国家物理实验室的量子检验队员Alexander Tsanglunkuch指出,这个项目最引人注目的地方在于大面积的外延石墨烯不仅显示了其结构的连续性,而且显示了它的精确度。因为测量并不逊色于历史较长的传统半导体。

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