28/04/2017 - Progrès sur le déplacement des courants électriques en graphène

Menéame

Les chercheurs de la Université de Melbourne sont les premiers au monde à connaître comment les électrons se déplacent dans le graphène bidimensionnel, un élan pour le développement de l'électronique de la prochaine génération. Décrivez en images le comportement des électrons en mouvement dans des structures de seulement un atome d'épaisseur est une nouvelle technique qui dépasse les limites des méthodes actuelles centrées sur en savoir plus sur le passage des courants électriques dans des dispositifs avec des matériaux ultra-mince.

Les résultats ont été publiés dans le magazine Science Advances.

Progrès accomplis en vue d'une nouvelle génération de matériaux

Une équipe de travail dirigée par un professeur Lloyd Hollenberg, directeur adjoint du Centre d'informatique quantique et de communications (CQC2T), il a utilisé une sonde quantique spéciale basée sur un "centre de couleur" de taille atomique, qui est uniquement dans les diamants pour représenter le flux de courants électriques dans le grafène. La technique pourrait être utilisée pour comprendre le comportement des électrons dans une variété de nouvelles technologies.

Selon Hollenberg, "les dispositifs électroniques de nouvelle génération basés sur des matériaux ultrafines, y compris les ordinateurs quantiques, seront particulièrement vulnérables pour contenir des minuscules fissures et des défauts qui perturbent le flux de courant." "La capacité de voir comment les courants électriques sont affectés par ces imperfections permettra aux chercheurs d'améliorer la fiabilité et la performance des technologies existantes et émergentes Nous sommes très excités par ce résultat, qui nous permet de révéler le comportement microscopique du courant sur les appareils d'informatique quantique , graphène et d'autres matériaux 2D " a-t-il déclaré.

"Les chercheurs de CQC2T ont fait de grands progrès dans la fabrication à l'échelle atomique de nanoélectronique en silicium pour les ordinateurs quantiques. Comme les feuilles de graphène, ces structures nano-électroniques sont essentiellement un atome d'épaisseur. Le succès de notre nouvelle technique de détection signifie que nous avons le potentiel d'observer comment les électrons se déplacent dans de telles structures et d'aider à notre compréhension future de la façon dont les ordinateurs quantiques fonctionneront."

En plus de comprendre la nanoélectronique qui contrôle les ordinateurs quantiques, la technique pourrait être utilisée avec des matériaux 2D pour développer l'électronique de nouvelle génération, le stockage de l'énergie (batteries), des écrans flexibles et des capteurs biochimiques.

"Notre technique est puissante mais relativement simple à mettre en œuvre, ce qui signifie qu'elle pourrait être adoptée par des chercheurs et des ingénieurs d'un large éventail de disciplines," a déclaré l'auteur principal,Jean-Philippe Tetienne CQC2T à l'Université de Melbourne.

"L'utilisation du champ magnétique des électrons en mouvement est une vieille idée en physique, mais c'est une nouvelle implémentation sur la microéchelle avec des applications du XXIe siècle."

Le travail a été une collaboration entre le diamant basé sur la détection quantique et les chercheurs de graphène. Leur expérience complémentaire a été cruciale pour surmonter les problèmes techniques liés à la combinaison de diamant et de graphène.

Personne n'a été capable de voir ce qui se passe avec les courants électriques dans le grafène avant ," a déclaré Nikolai Dontschuk, un chercheur en graphène de l'Université de Melbourne, École de physique.

"Construire un dispositif combinant le graphène avec le centre de couleur extrêmement sensible du vaquage de l'azote sur le diamant était un défi, mais un avantage important de notre approche est qu'il n'est pas invasif et robuste; nous n'interrompons pas le courant en le détectant de cette manière," a-t-il déclaré.

Tetienne a expliqué comment l'équipe a été en mesure d'utiliser le diamant avec succès image du courant. "Notre méthode est de faire briller un laser vert sur le diamant, et de voir la lumière rouge qui vient de la réponse du centre de couleur au champ magnétique d'un électron," a-t-il dit.

"En analysant l'intensité de la lumière rouge, nous déterminons le champ magnétique créé par le courant électrique et nous sommes capables de l'imaginer, et de voir littéralement l'effet des imperfections matérielles."

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University of Melbourne

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