激光為石墨烯進(jìn)軍電子領(lǐng)域打開(kāi)大門(mén)

作為一種單層碳原子晶體，石墨烯有著(zhù)優(yōu)良的物理性質(zhì)和獨特的電子性質(zhì)，但它的一個(gè)致命缺點(diǎn)是沒(méi)有帶隙，這讓它很難在電子設備中發(fā)揮作用。據美國物理學(xué)家組織網(wǎng)6月20日報道，來(lái)自阿根廷科爾多瓦國立大學(xué)、德國亞琛工業(yè)大學(xué)和西班牙巴塞羅那大學(xué)的一個(gè)聯(lián)合研究小組提出一種新設想：利用中紅外激光照射石墨烯，制造出人工動(dòng)態(tài)帶隙。該研究有望為石墨烯材料進(jìn)軍電子領(lǐng)域打開(kāi)大門(mén)。論文發(fā)表在《應用物理快報》網(wǎng)站上。

　　石墨烯是一種零帶隙半導體，其性質(zhì)表現就如同沒(méi)有帶隙，這意味著(zhù)石墨烯無(wú)法作為控制電流的“開(kāi)關(guān)”。而打開(kāi)或關(guān)閉電流形成了計算機中1和0的編碼信息，這種“開(kāi)關(guān)”功能對轉換器、晶體管等電子設備來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。“正是因為沒(méi)有帶隙，阻礙了石墨烯這種神奇材料的廣泛應用。”阿根廷科爾多瓦國立大學(xué)物理學(xué)家路易斯·福·托里斯說(shuō)。

　　研究人員在論文中詳細分析了這一問(wèn)題，解釋了激光場(chǎng)和石墨烯中電子相互作用的方式。根據他們的預測，用中紅外激光照射石墨烯材料，能在它的電子結構中產(chǎn)生可觀(guān)察到的帶隙。進(jìn)一步，還可以通過(guò)控制激光的極性對帶隙進(jìn)行調節。

    　福·托里斯解釋說(shuō)，關(guān)鍵是怎樣通過(guò)石墨烯和激光場(chǎng)的相互作用，讓極化的光在石墨烯上“打開(kāi)”帶隙。例如，讓電子從左到右進(jìn)入被激光場(chǎng)照亮的區域，就會(huì )和激光相互作用，吸收或發(fā)射光子。這種相互作用導致了電子被反射或發(fā)生反向散射，如同撞到一堵“墻”上，這堵“墻”就是帶隙。它與通常的帶隙不同，是一種由激光產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)帶隙。

　　該研究在基礎研究和技術(shù)應用方面都具有重要意義。福·托里斯說(shuō)：“石墨烯的特殊電子結構與激光相互作用，有助于誘導產(chǎn)生某些奇異態(tài)物質(zhì)，如拓撲絕緣體（一種內部絕緣但表面導電性能良好的材料）。而從應用角度看，這種技術(shù)能帶來(lái)更多的光電設備新品種，將光轉換為電信號。”

　　研究人員表示，他們已經(jīng)完成了精細的參數調整，如激光頻率、放大等，下一步就是通過(guò)實(shí)驗來(lái)證明該理論。
 

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