28/04/2017 - Fortschritte bei der Verschiebung von elektrischen Strömen in Grafen

Menéame

Die Forscher der Universität Melbourne Sie sind die ersten in der Welt, die sie kennenlernen wie Elektronen im zweidimensionalen Grafen bewegen, ein Impuls für die Entwicklung der Elektronik der nächsten Generation. Das Verhalten der sich bewegenden Elektronen in Strukturen mit nur einem dicken Atom in Bildern zu beschreiben, ist eine neue Technik, die die Grenzen der gegenwärtigen Methoden übertrifft, die sich darauf konzentrieren, mehr über den Übergang von elektrischen Strömen in Vorrichtungen mit ultradünnen Materialien zu erfahren.

Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Science Advances.

Fortschritte für eine neue Materialgeneration

Ein Team unter der Leitung von Professor Lloyd Hollenberg, stellvertretender Direktor des Zentrum für Quanten- und Kommunikationstechnologie (CQC2T), verwendet eine spezielle Quantensonde auf der Grundlage eines Atom-Grafik-"Farbzentrum," das nur in Diamanten gefunden wird, um den Strom von elektrischen Strömen in Grafen darzustellen. Die Technik könnte verwendet werden, um das Verhalten der Elektronen in einer Vielzahl von neuen Technologien zu verstehen.

Laut Hollenberg "werden elektronische Geräte der nächsten Generation, die auf ultrafeinen Materialien, einschließlich Quantencomputern, basieren, besonders anfällig sein, um winzige Risse und Defekte, die den Stromstrom unterbrechen, zu enthalten." "Die Fähigkeit zu sehen, wie die Stromströme von diesen Unvollkommenheiten betroffen werden, wird es den Forschern ermöglichen, die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit der bestehenden und sich entwickelnden Technologien zu verbessern Wir sind sehr begeistert von diesem Ergebnis, das uns ermöglicht, das mikroskopische Verhalten des Stroms in Quantenrechnern, Grafen und anderen 2D-Materialien zu enthüllen," sagte er.

"Die Forscher von CQC2T haben bei der atomaren Herstellung von Nanoelektronik in Silizium für Quantencomputer große Fortschritte gemacht. Wie bei den Graffinblättern sind diese Nanoelektronikstrukturen im Wesentlichen ein dickes Atom. Der Erfolg unserer neuen Erkennungstechnik bedeutet, dass wir das Potenzial haben, zu beobachten, wie sich Elektronen in solchen Strukturen bewegen und unser zukünftiges Verständnis von der Funktionsweise von Quantencomputern zu unterstützen."

Neben dem Verständnis der Nanoelektronik, die Quantencomputer kontrolliert, könnte die Technik mit 2D-Materialien zur Entwicklung von Elektronik der nächsten Generation, Energiespeicherung (Batterien), flexiblen Bildschirmen und biochemischen Sensoren eingesetzt werden.

"Unsere Technik ist leistungsstark, aber relativ einfach zu implementieren, was bedeutet, dass sie von Forschern und Ingenieuren aus einer Vielzahl von Disziplinen angenommen werden könnte," sagte der Hauptautor,Jean-Philippe Tetienne CQC2T an der Universität Melbourne.

"Das Magnetfeld der sich bewegenden Elektronen ist eine alte Idee in Physik, aber dies ist eine neue Implementierung in der Mikroskala mit Anwendungen des 21. Jahrhunderts."

Die Arbeit war eine Zusammenarbeit zwischen dem Diamanten auf der Grundlage der Quantenerkennung und Grafen-Ermittler. Seine zusätzliche Erfahrung war entscheidend, um technische Probleme mit der Kombination von Diamant und Grafen zu überwinden.

Niemand konnte sehen, was mit den elektrischen Strömen in der Graphen vor ", sagte Nikolai Dontschuk, ein Grafenforscher an der Universität Melbourne Physikschule.

"Ein Gerät zu bauen, das Graphen mit dem extrem empfindlichen Farbcenter der Stickstoffvakusion in den Diamanten kombiniert, war eine Herausforderung, aber ein wichtiger Vorteil unseres Ansatzes ist, dass es nicht invasiv und robust ist; wir unterbrechen den Strom nicht, indem wir ihn auf diese Weise erkennen," sagte er.

Tetienne erklärte, wie das Team in der Lage war, den Diamanten erfolgreich zu verwenden Strombild. "Unsere Methode ist es, einen grünen Laser im Diamanten zu leuchten und das rote Licht zu sehen, das aus der Reaktion des Farbzentrums auf das Magnetfeld eines Elektrons entsteht," sagte er.

"Wenn wir die Intensität des roten Lichts analysieren, bestimmen wir das durch den elektrischen Strom geschaffene Magnetfeld und können es uns vorstellen und buchstäblich die Wirkung materieller Unvollkommenheiten sehen."

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University of Melbourne

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