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石墨烯器件生長(zhǎng)在碳化硅襯底芯片上。佐治亞理工學(xué)院
科技北京12月22日電 （感謝張夢(mèng)然）納米電子學(xué)領(lǐng)域得一個(gè)緊迫任務(wù)是尋找一種可替代硅得材料。美國(guó)佐治亞理工學(xué)院研究人員開發(fā)了一種新得基于石墨烯得納米電子學(xué)平臺(tái)——單片碳原子。發(fā)表在《自然·通訊》雜志上得該技術(shù)可以與傳統(tǒng)得微電子制造兼容，有助于制造出更小、更快、更高效和更可持續(xù)得計(jì)算機(jī)芯片，并對(duì)量子和高性能計(jì)算具有潛在影響。
研究人員稱，石墨烯得力量在于其平坦得二維結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由已知最強(qiáng)得化學(xué)鍵結(jié)合在一起。相較于硅，石墨烯可微型化得程度更深、能以更高得速度運(yùn)行并產(chǎn)生更少得熱量。原則上，單一得石墨烯芯片要比硅芯片內(nèi)可封裝更多器件。
為了創(chuàng)建新得納米電子學(xué)平臺(tái)，研究人員在碳化硅晶體基板上創(chuàng)建了一種改良形式得外延石墨烯，用電子級(jí)碳化硅晶體生產(chǎn)了獨(dú)特得碳化硅芯片。
研究人員使用電子束光刻來雕刻石墨烯納米結(jié)構(gòu)并將其邊緣焊接到碳化硅芯片上。這個(gè)過程機(jī)械地穩(wěn)定和密封石墨烯得邊緣，否則它會(huì)與氧氣和其他可能干擾電荷沿邊緣運(yùn)動(dòng)得氣體發(fā)生反應(yīng)。
最后，為了測(cè)量石墨烯平臺(tái)得電子特性，研究團(tuán)隊(duì)使用了一種低溫設(shè)備，使他們能夠記錄從接近零攝氏度到室溫下得特性。
團(tuán)隊(duì)在石墨烯邊緣態(tài)觀察到得電荷類似于光纖中得光子，可在不散射得情況下傳播很遠(yuǎn)得距離。他們發(fā)現(xiàn)電荷在散射前沿著邊緣移動(dòng)了數(shù)萬納米。而先前技術(shù)中得石墨烯電子在撞到小缺陷并向不同方向散射之前，只能行進(jìn)約10納米。
在金屬中，電流由帶負(fù)電得電子攜帶。但與研究人員得預(yù)期相反，他們得測(cè)量表明邊緣電流不是由電子或空穴攜帶得，而是由一種不同尋常得準(zhǔn)粒子攜帶得，這種準(zhǔn)粒子既沒有電荷也沒有能量，但運(yùn)動(dòng)時(shí)沒有阻力。盡管是單個(gè)物體，但觀察到混合準(zhǔn)粒子得成分在石墨烯邊緣得相對(duì)側(cè)移動(dòng)。
團(tuán)隊(duì)表示，其獨(dú)特得性質(zhì)表明，準(zhǔn)粒子可能是物理學(xué)家?guī)资陙硪恢毕Ｍ玫昧Ｗ印R約拉納費(fèi)米子。
【總感謝圈點(diǎn)】
人們擁有第壹個(gè)基于石墨烯得電子產(chǎn)品可能還需要5—10年得時(shí)間，但在無縫互連得石墨烯網(wǎng)絡(luò)中，使用文中這種新得準(zhǔn)粒子開發(fā)電子產(chǎn)品指日可待。而新外延石墨烯平臺(tái)得出現(xiàn)，比以往任何時(shí)候都更接近于將石墨烯“加冕”為硅得繼任者。可以說，在此基礎(chǔ)上，下一代電子產(chǎn)品不但大有可為，還將改變整個(gè)“規(guī)則”。
