美研制出能在室温工作的石墨烯变频器

据美国物理学家组织网9月7日的报道，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器件备领域的应用。

       石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的二维晶体，只有一层碳原子的厚度，是迄今最薄也最坚硬的材料，其导电、导热性能超强，远远超过硅和其他传统的半导体材料。很多科学家认为，石墨烯或能取代硅成为未来的电子元件材料，广泛应用于超级计算机、触摸屏和光子传感器等多个领域。但石墨烯没有对数字晶体管来说至关重要的能带隙，因此，用其制造数字设备会遇到很多问题。诸如硅等半导体中的电子具有价带和导带两种能级，其间的能隙被称为能带隙。拥有合适的能带隙能使晶体管被打开和关闭，从而使数字电路能用由0和1序列组成的二进制代码来存储信息。

       普渡大学的博士生陈洪彦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。陈洪彦表示：“如果想用石墨烯制造数字设备，这个变频器至关重要，可克服石墨烯没有能带隙这个缺陷。”

       为了制造出电子器件，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，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。