在扫清石墨烯纳米电子学太赫兹障碍的路上

科学家发现石墨烯的电传导时间在皮秒数量级,1皮秒为一万亿分之一秒,与描述气体热性能的基本定律相同。对于石墨烯电传导,这种更简单的热力学方法将使科学家和工程师们不仅可以更好地理解,而且可以更好地提高石墨烯纳米电子设备性能。

在扫清石墨烯纳米电子学太赫兹障碍的路上

太赫兹场与石墨烯间的相互作用导致有效电子加热,反过来强烈地改变石墨烯的电导率(图片来源:马克斯普朗克聚合物研究所Zoltan Mics)

来自马克斯普朗克聚合物研究所(MPI-P)的科学家发现,石墨烯中的电传导时间在皮秒数量级,1皮秒为一万亿分之一秒,与描述气体热性能的基本定律相同。对于石墨烯电传导,这种更简单的热力学方法将使科学家和工程师们不仅可以更好地理解,而且可以更好地提高石墨烯纳米电子设备性能。

研究人员发现,通过石墨烯的超快电流能量被非常有效地转换成电子热量,使石墨烯电子表现得像热气。“热量均匀地分布在所有的电子上。通过电流会引起电子温度的上升,反过来对石墨烯的导电性能产生很大影响。”MPI-P主任Mischa Bonn教授解释说。这项题为“石墨烯中超快电荷传输热力学图像”的研究论文被发表在最新的《自然通讯》期刊中。

石墨烯,单层碳原子片,被认为是良好的导电体。因此,石墨烯在现代纳米电子学领域具有大量的应用,从光学和无线通讯高效探测器到高速工作的晶体管。对于通讯带宽不断增加和电子设备更快操作时间的需求,推动研究使响应时间缩短到皮秒数量级。“这项研究结果将有助于提高石墨烯纳米电子设备的性能,如超高速电晶体管和光探测器”在MPI-P领导这项研究的Dmitry Turchinovich教授说。特别是他们打破了太赫兹的速度障碍,即石墨烯晶体管每秒一万亿次振荡。

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