Die Kontrolle von Elektronen in Graphen eröffnet einen neuen Weg zu potenziellen elektronischen Geräten

206th Knowledge Seekers Workshop Jan 11, 2018 (Juni 2019).

Anonim

Zum ersten Mal schufen Wissenschaftler ein abstimmbares künstliches Atom in Graphen. Sie zeigten, dass eine freie Stelle in Graphen in kontrollierbarer Weise geladen werden kann, so dass Elektronen lokalisiert werden können, um die Elektronenorbitale eines künstlichen Atoms nachzuahmen. Wichtig ist, dass der Fallenmechanismus umkehrbar ist (ein- und ausgeschaltet) und die Energieniveaus abgestimmt werden können.

Die Ergebnisse dieser Forschung zeigen eine brauchbare, kontrollierbare und reversible Technik, um Elektronen in Graphen einzuschließen. Die Energiezustände der Elektronen sind "abstimmbar". Diese Abstimmbarkeit eröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung des einzigartigen elektronischen Verhaltens von Elektronen in Graphen. Darüber hinaus bietet es eine Methodik, die die Verwendung von Graphen-basierten Geräten für zukünftige Elektronik, Kommunikation und Sensoren erleichtern könnte.

Graphens bemerkenswerte elektronische Eigenschaften haben die Vision der Entwicklung von Graphen-basierten Geräten, die leichtere, schnellere und intelligentere Elektronik und fortschrittliche Computeranwendungen ermöglichen, vorangetrieben. Der Fortschritt in Richtung auf dieses Ziel wurde jedoch durch die Unfähigkeit, seine Ladungsträger auf die angelegte Spannung zu beschränken, verlangsamt. Ein Team, das von Forschern der Rutgers University geleitet wurde, entwickelte eine Technik, mit der lokalisierte Ladungszustände in Graphen stabil gehostet und kontrolliert verändert werden können. Die Forscher erzeugten Leerstellen (fehlende Kohlenstoffatome) im Graphengitter, indem sie die Probe mit geladenen Heliumatomen (He + -Ionen) beschossen.

Sie zeigten, dass es möglich ist, eine positive Ladung an der Leerstellenstelle abzuscheiden und sie allmählich aufzuladen, indem Spannungsimpulse mit einer Rastertunnelmikroskopspitze angelegt werden. Wenn die Ladung auf der Leerstelle zunimmt, unterliegt ihre Wechselwirkung mit den Leitungselektronen in Graphen einem Übergang. Die Wechselwirkung wird zu einem Regime, in dem die Elektronen in quasi-gebundenen Energiezuständen eingefangen werden können, die einem künstlichen Atom ähneln.

Das Team zeigte weiterhin, dass die quasi-gebundenen Zustände an der Leerstelle unter Anlegen eines externen elektrischen Feldes abstimmbar sind. Der Überfüllungsmechanismus kann ein- und ausgeschaltet werden, wodurch ein neues Paradigma zur Steuerung und Führung von Elektronen in Graphen bereitgestellt wird.

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