石墨烯與光結(jié)合有望制造出高效電子設(shè)備

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國萊斯大學(xué)的研究人員通過將石墨烯與光結(jié)合，有望設(shè)計(jì)和制造出更高效的電子設(shè)備，以及新型的安全與加密設(shè)備。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在近日出版的《美國化學(xué)學(xué)會·納米》雜志上。

通常情況下，調(diào)整硅半導(dǎo)體性質(zhì)是借助化學(xué)方式對硅進(jìn)行摻雜。而此次的研究顛覆了這一理念：改用等離子體振子誘導(dǎo)石墨烯摻雜，形成超強(qiáng)、傳導(dǎo)性良好的單原子厚度的碳形態(tài)。新的摻雜方式能制成基于石墨烯和等離子體天線的電路，即光學(xué)誘導(dǎo)的電子設(shè)備。光學(xué)誘導(dǎo)電子設(shè)備能對光進(jìn)行操控，并將電子注入材料從而影響它的傳導(dǎo)性。這項(xiàng)研究囊括了理論和研究兩部分的工作，展示了按需制造簡單的、以石墨烯為基礎(chǔ)的二極管和晶體管的潛力。

研究人員表示，摻雜石墨烯是開發(fā)石墨烯電子設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。他們設(shè)想了許多摻雜石墨烯的方式，其中包括將有機(jī)或磁性分子附著到石墨烯的六角形柵格上，使其具有選擇性和可逆性，仿若石墨烯質(zhì)地的黑板一般，可依據(jù)顏色、角度和照射光的偏振，隨意對電路進(jìn)行構(gòu)建和擦除。

等離子體納米天線附著到石墨烯的實(shí)現(xiàn)，使這種設(shè)想成為了可能?？茖W(xué)家對于操控等離子體振子具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，這種準(zhǔn)粒子能夠引發(fā)金屬表面的振動。在早先的研究中，他們成功地沉積了等離子體納米粒子，使其充當(dāng)了石墨烯為基礎(chǔ)的光電探測器。

等離子體振子能夠在光被激發(fā)或制成“熱電子”時(shí)流過表面，并控制波長，而臨近的等離子體粒子也能以可調(diào)的方式發(fā)生相互作用。此次實(shí)驗(yàn)采用了8個(gè)納米級別的黃金圓盤等離子體天線，中間環(huán)繞著一個(gè)較大的圓盤，其都通過電子束光刻沉積在石墨烯的表面。每個(gè)天線都能基于散射光在500納米到1250納米之間進(jìn)行調(diào)整，但在825納米時(shí)會出現(xiàn)相消干擾。在這種情況下，大部分的入射光能量都將轉(zhuǎn)化成熱電子，直接傳送到石墨片上，并使其由導(dǎo)體轉(zhuǎn)化成負(fù)摻雜（n-doped）的半導(dǎo)體。

科研人員預(yù)見，有朝一日我們能夠不用鑰匙，僅僅揮動手電筒發(fā)光照射基座，誘導(dǎo)形成所需的集成電路，就能打開大門。而這一天，似已不再遙遠(yuǎn)。