IBM演示太兆級別的石墨烯光電子

電子發(fā)燒友網(wǎng)訊：石墨烯被認為是未來最神奇的一種材料。其很多應(yīng)用的構(gòu)想已經(jīng)糅合到導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體里面了。目前，IBM通過演示石墨烯/絕緣體的超晶格結(jié)構(gòu)將光電子添加到一個清單，這個清單上面有頻率達到太兆的陷波濾波器、線性偏振器以及一些對未來的中遠紅外線級別器件有用的設(shè)備，其中涵括了探測器、調(diào)節(jié)器和三維超材料。

IBM的研究員Phaedon Avouris說：“石墨烯除了出色的電氣性能之外，還有良好的光學(xué)性能。其在吸收從遠紅外到紫外線光線方面的表現(xiàn)也令人驚訝?！币驗樘准墑e范圍的頻率在安全應(yīng)用方面可以穿過報紙、木材和其他硬性材質(zhì)，所以IBM對其表現(xiàn)出了極大的興趣。遺憾的是目前只有類似起偏和濾波等少量的幾種方法可以操縱太兆級別頻率的波，但是由于石墨烯太兆頻率的波極容易操作，因此我們一直專注于創(chuàng)造這類型的設(shè)備。

太兆級別頻率振動能夠通過等離振子，即載流子的共同振動在石墨烯中傳播，使低損耗可調(diào)濾波器成為可能。根據(jù)IBM的說法，在一個單層石墨烯中，載流子高度集中和共振頻率很不利于光電子應(yīng)用。然而，對多層石墨烯/絕緣體超晶格結(jié)構(gòu)來說，透明器件能夠被制定成在層間高效地分配媒介的光電子類型晶體，以加強載流子密度和共振頻率。

IBM的T.J.Watson研發(fā)實驗室的納米與科學(xué)部門的成員Hugen Yan說：“我們發(fā)現(xiàn)在太兆級別的頻率范圍，電磁輻射與石墨烯的相互作用十分密切，但對于單層的石墨烯說來，其牢固程度仍不夠。但通過在微型磁盤陣列里面用多層堆棧結(jié)構(gòu)我們可以在太兆級別的范圍里面實行頻率選擇，這允許我們?nèi)フ{(diào)節(jié)得到我們需要的共振頻率。”

IBM發(fā)現(xiàn)，通過制定成石墨烯/絕緣體的陣列微型磁盤，我們可以透過改變微型磁盤的大小、層數(shù)、間隔以及石墨烯中的半導(dǎo)體摻雜多少來調(diào)節(jié)其共振頻率。根據(jù)分析，IBM發(fā)現(xiàn)石墨烯/絕緣體超結(jié)晶格子的一個獨一無二的媒介密度比例定律，這不同于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體超晶格那樣費米子規(guī)定（如夸克、輕子、重子、強子等）。

從上可以知道，IBM能夠通過演示石墨烯/絕緣體的模型化堆棧以實現(xiàn)一個8.2-db衰減率的大范圍可調(diào)陷波濾波器，也可以實現(xiàn)9.5-db消光比的太兆級別的線性偏振器。通過指定石墨烯和高分子絕緣體的晶片規(guī)?；觼響?yīng)用它，然后將它們制定成微盤，IBM表示這些石墨烯/絕緣體超晶格屏蔽掉97.5%頻率低于1.2太兆的電磁波輻射。

展望未來，研發(fā)團隊希望能夠通過調(diào)整石墨烯/絕緣體超晶格以適合目前用在光通信設(shè)備上的紅外線頻率。T.J.Watson研發(fā)實驗室的納米與科學(xué)部門的成員Fengnian Xia，對這篇文章的內(nèi)容也提供了寶貴意見。

——電子發(fā)燒友網(wǎng)版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請注明出處！