当石墨烯分布在波浪表面上时,可以瞥见二维电子产品的一个可能的未来。
赖斯研究人员的一项理论表明,在像蛋箱一样起伏的表面上生长石墨烯会对它施加足够的压力,从而产生微小的电磁场。这种现象可用于创建2D电子光学器件或谷值电子器件。图片来源:Henry Yu的插图。
根据莱斯大学的研究人员的说法,在纹理柔和的表面上生长原子厚的石墨烯会在片材中产生峰和谷,将它们变成”伪电磁”器件。
磁场由通道产生,通道很小但可以检测到。根据赖斯的乔治·布朗工程学院材料理论家Boris Yakobson,校友Henry Yu和研究科学家Alex Kutana的一项研究,这些可以帮助纳米级光学器件,如收敛透镜或准直器。
该研究发表在美国化学学会的Nano Letters上。
它们还保证了一种实现霍尔效应的方法 – 强导电石墨烯上的电压差 – 这可以帮助Valleytronics应用改变电子在电子能带结构中的”山谷”中捕获的方式。
Valleytronics与自旋电子学相关联,其中电子的量子自旋态决定了设备的存储位。另一方面,在山谷电子学中,电子在它们所居住的多个动量状态(或山谷)中具有自由度。这些也可以读作位。
这是可能的,因为石墨烯足够柔韧,可以在化学气相沉积过程中粘附在表面上,尽管它是最强的已知结构之一。
基板雕刻赋予变形,这反过来又改变了材料的电子结构并改变了其光学响应或导电性。对于材料柔韧性之外更尖锐的基材特征,可以设计材料中的缺陷放置,从而在材料性能中产生更剧烈的变化。
Henry Yu,劳伦斯利弗莫尔国家实验室博士后研究员
根据Yakobson的说法,这个过程类似于在蛋箱上沉积一片石墨烯。即使没有电或磁输入,板条箱中的凸起也会使石墨烯变形,以产生电磁场的方式对其进行应力。
基板形状的无尽设计允许可以创建无数的光学器件,从而使2D电子光学成为可能。与传统方法相比,该技术是在2D电子设备中传输材料载体的一种精确而有效的方法。
Boris Yakobson,材料理论家,莱斯大学乔治·布朗工程学院
Yakobson是Karl F. Hasselmann材料科学和纳米工程教授,也是化学教授。
该研究得到了海军研究办公室(N00014-18-1-2182)和陆军研究办公室(W911NF-16-1-0255)的支持。
期刊参考:
Yu, H., et al. (2022) Electron Optics and Valley Hall Effect of Undulated Graphene. Nano Letters. doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00103.
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