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词条 石墨烯变频器
释义

基本简介

石墨烯变频器,是指用石墨烯为原料制造的变频器,由美国科学家研制成功,最新研究有望让科学家们用石墨烯制造出数字晶体管,从而大大扩展石墨烯在电子设备领域的应用。

世界上首款石墨烯变频器由美国IBM公司的科学家研制成功,这块集成电路建立在一块碳化硅上,并且由一些石墨烯场效应晶体管组成。

2010年,IBM公司托马斯·沃森研究中心科学家林育明领导的团队展示了首块基于石墨烯的晶体管,其能在100G赫兹的频率上运行。2011年该团队将其整合进一块完整的集成电路中。科学家们认为,这项突破可能预示着,未来可用石墨烯圆片来替代硅晶片。

详细介绍

研究人员表示,该晶体管门的长度仅为550纳米,整个集成电路仅为一颗盐粒那么大。而且,这种生产过程也可用于其他类型的石墨烯材料,包括将化学气相淀积(CVD)石墨烯膜合成在金属膜之上,也可用于光学光刻以改善成本和产能。

按照美国电气与电子工程师学会(IEEE)出版的《IEEE波普》杂志的解释,这块集成电路是一个宽频无线电频率混频器——无线电收音机的关键组件,该集成电路通过找出两个输入频率的和与差来输出新的无线电信号。

科学家们表示,最新的石墨烯集成电路混频最多可达10G赫兹,而且其可以承受125摄氏度的高温。该研究团队认为,这块集成电路还可以运行得更快,届时,由这类集成电路制成的芯片可以改进手机和无线电收发两用机的信号,未来,手机或许能在一般认为无法接收信号的地方工作。

升级版本

2011年9月7日(北京时间),据美国物理学家组织网报道,美国科学家首次制造出能在室温下工作的石墨烯变频器,克服了用石墨烯制造电子设备时的重要障碍——能带隙。最新研究有望让科学家们用石墨烯制造出数字晶体管,从而大大扩展石墨烯在电子设备领域的应用。

普渡大学的博士生陈洪彦(音译)与该大学布瑞克纳米技术研究中心主任、电子与计算机工程学教授约尔格·艾彭泽勒领导的研究团队首次制造出了一种能在室温下工作且“块头”更大的石墨烯变频器。此前也有其他科研团队用石墨烯制造出了变频器,但它们只能在77开氏度(零下196摄氏度)下工作。

变频器是数字晶体管关键的基本元件,它使电子设备中的晶体管能放大信号并控制自己从0变到1。

为了制造出电子设备,科学家必须在硅中掺杂杂质以改变其半导体性质,不过,这样的“掺杂”却很难用于石墨烯上。科学家研制出了静电掺杂,让新石墨烯变频器模拟硅变频器的性质,从而解决了这个问题。研究人员诱导静电掺杂穿过金属门(距石墨烯管道40纳米远)之间的电场,通过改变电压改变掺杂情况并测试掺杂程度,从而找到了最有效操作新石墨烯变频器的方法。

迄今为止(2011年9月),石墨烯晶体管的应用范围一直比较受限,然而,新变频器让科学家们可制造出石墨烯晶体管,大大扩展其在包括计算机和消费电子设备在内的应用。

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更新时间:2024/11/16 2:49:57