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  • 科学家首次利用金刚石感测到石墨烯内电流

  • 发布时间:2017/6/7 11:41:14 来源:互联网文字【 收藏浏览人数:721
  • 内容摘要: 石墨烯是一种碳原子晶格材料,仅一个原子的尺寸大小,是未来电子技术产品的关键材料。石墨烯作为超薄碳材料,强度比钢铁更高;其良好的柔顺性、透明度和导电性使其广泛应用在太阳能电池、触摸屏和柔性可弯曲电子产品等方面

     石墨烯是一种碳原子晶格材料,仅一个原子的尺寸大小,是未来电子技术产品的关键材料。石墨烯作为超薄碳材料,强度比钢铁更高;其良好的柔顺性、透明度和导电性使其广泛应用在太阳能电池、触摸屏和柔性可弯曲电子产品等方面。
      近日,来自量子计算与通讯技术(CQC2T)中心的副主管,Lloyd Hollenberg教授领导其研究团队利用特殊的量子探针检测到了石墨烯中的电流;而该量子探针则基于金刚石中独有的原子大小的“色中心”技术。

    利用金刚石量子传感器获取到的石墨烯中的电流

    Hollenberg教授介绍道:此前从未有人发现石墨烯中的电流会发什么情况。该研究则利用金刚石首次披露了二维材料石墨烯中电流的情况。这种新技术也突破了现有技术对超薄材料设备中电流的了解和认识所固有的局限。
      了解电流是如何受这些不完整瑕疵的影响对于改善目前和未来的技术可靠性和性能有着重要意义。该研究利用量子探针成像技术打开了石墨烯纳米电子和量子计算机的一扇新大门。
      量子计算机利用原子和分子来进行存储和处理的任务,同时比传统计算机能执行更快的计算。但下一代超薄材料电子设备,如量子计算机,很容易出现细小裂缝和缺陷,从而中断正常电流。
      而借助这种新型的传感技术,科学家们能够对微小结构中的电流移动进行观察。它一方面有助于理解量子计算机是如何操作运行的,同时还有助于理解一些新技术中的电子特性。
      墨尔本大学CQC2T中心的教授,本研究的第一作者Jean-Philippe Tetienne博士,介绍了本研究是如何利用金刚石实现电流成像的。
    “我们在对金刚石上的一束绿色激光进行照射,并观察到来自金刚石色中心的一道红色光束对电子磁场有所反应”。

    图中的聚光灯圆斑区代表经过金刚石缺陷的光束,且这些光束用来监测电子的移动。红色球体为电子,红线为电子在石墨烯中的移动路径

    通过分析红色光束的密度,可以求出电流的磁场并对其进行成像,从而直观地观察到材料的缺陷。
      目前,CQC2T中心的研究者已经在量子计算机领域原子尺度的硅材料纳米电子制造方面取得了进展和成功。像石墨烯片这种纳米电子结构就只有一个原子那么厚。
      墨尔本大学物理系的石墨烯研究院Nikolai Dontschuk介绍道:构造一个结合石墨烯和超敏感氮空位色中心的设备具有很大的挑战性。而我们的研究方法最大的优势就是非侵入性和更好的鲁棒性——在进行电流感测的同时又不中断电流。(

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