石墨烯與光結合有望制造出高效電子設備

據(jù)物理學家組織網(wǎng)報道，美國萊斯大學的研究人員通過將石墨烯與光結合，有望設計和制造出更高效的電子設備，以及新型的安全與加密設備。相關研究報告發(fā)表在近日出版的《美國化學學會·納米》雜志上。

通常情況下，調整硅半導體性質是借助化學方式對硅進行摻雜。而此次的研究顛覆了這一理念：改用等離子體振子誘導石墨烯摻雜，形成超強、傳導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，即光學誘導的電子設備。光學誘導電子設備能對光進行操控，并將電子注入材料從而影響它的傳導性。這項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)石墨烯電子設備的一個關鍵參數(shù)。他們設想了許多摻雜石墨烯的方式，其中包括將有機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，隨意對電路進行構建和擦除。

等離子體納米天線附著到石墨烯的實現(xiàn)，使這種設想成為了可能?？茖W家對于操控等離子體振子具有豐富的經(jīng)驗，這種準粒子能夠引發(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，使其充當了石墨烯為基礎的光電探測器。

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

科研人員預見，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。