科學(xué)家提出人工動(dòng)態(tài)帶隙制造新設(shè)想
作為一種單層碳原子晶體，石墨烯有著優(yōu)良的物理性質(zhì)和獨(dú)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(shè)備中發(fā)揮作用。據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)6月20日?qǐng)?bào)道，來(lái)自阿根廷科爾多瓦國(guó)立大學(xué)、德國(guó)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(shè)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(yīng)用物理快報(bào)》網(wǎng)站上。
石墨烯是一種零帶隙半導(dǎo)體，其性質(zhì)表現(xiàn)就如同沒(méi)有帶隙，這意味著石墨烯無(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(jì)算機(jī)中1和0的編碼信息，這種“開(kāi)關(guān)”功能對(duì)轉(zhuǎn)換器、晶體管等電子設(shè)備來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。“正是因?yàn)闆](méi)有帶隙，阻礙了石墨烯這種神奇材料的廣泛應(yīng)用。”阿根廷科爾多瓦國(guó)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(xì)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(jù)他們的預(yù)測(cè)，用中紅外激光照射石墨烯材料，能在它的電子結(jié)構(gòu)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(duì)帶隙進(jìn)行調(diào)節(jié)。
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(qū)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(dǎo)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(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)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(jié)構(gòu)與激光相互作用，有助于誘導(dǎo)產(chǎn)生某些奇異態(tài)物質(zhì)，如拓?fù)浣^緣體（一種內(nèi)部絕緣但表面導(dǎo)電性能良好的材料）。而從應(yīng)用角度看，這種技術(shù)能帶來(lái)更多的光電設(shè)備新品種，將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。”
研究人員表示，他們已經(jīng)完成了精細(xì)的參數(shù)調(diào)整，如激光頻率、放大等，下一步就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明該理論。
(摘自科技日?qǐng)?bào))
