纳米电子领域的一个紧迫的任务是寻找可以取代硅的材料。石墨烯似乎几十年来一直很有希望。但是，由于加工方法和缺乏新的电子范式来接受它，因此其潜力在途中流动了。随着硅几乎可以容纳更快的计算能力，现在比以往任何时候都需要下一个大型纳米电子平台。
佐治亚理工学院物理学学院的摄政学院教授沃尔特·德·海尔（Walter de Heer）迈出了至关重要的一步，为硅的继任者辩护。De Heer和他的合作者开发了一个基于石墨烯的新纳米电子平台，这是一张碳原子。该技术与常规的微电子制造兼容，这是硅的任何可行替代品的必要条件。在他们的研究过程中，发表在自然通讯，该团队可能还发现了一个新的准粒子。它们的发现可能导致制造较小，更快，更高效，更可持续的计算机芯片，并对量子和高性能计算具有潜在的影响。
“石墨烯的力量在于其平坦的二维结构，该结构由已知的最强的化学键合并在一起，”德赫尔说。“从一开始就很明显地，可以将石墨烯的微型化比硅更大的程度 - 实现较小的设备，同时以较高的速度运行并产生较少的热量。这意味着，原则上，可以将更多的设备包装在包装上。一块石墨烯比硅。”
在2001年，德海尔（De Heer）提出了一种基于外延石墨烯（Epeigraphene）的替代形式的电子设备，这是一种石墨烯层，发现在硅碳化物晶体的顶部自发形成，这是高功率电子中使用的半导体。当时，研究人员发现电流沿着层次的边缘没有阻力流动，并且可以在没有金属线的情况下无缝连接石墨烯设备。这种组合允许一种依赖石墨烯电子独特的光性特性的电子形式。
“在低温下，在碳纳米管中观察到了量子干扰，我们期望看到表皮丝带和网络的相似作用，”德赫尔说。“石墨烯的这一重要特征是硅不可能的。”
构建平台
为了创建新的纳米电子平台，研究人员在碳化硅晶体底物上创建了一种修改的铭文形式。与中国天津大学天津国际纳米颗粒和纳米系统中心的研究人员合作，他们生产了电子级硅碳化物晶体的独特硅碳化物芯片。欧洲杯猜球平台石墨烯本身是在佐治亚理工学院的De Heer的实验室中种植的，使用了专利的熔炉。
研究人员使用了电子束光刻（一种通常用于微电子学的方法）来雕刻石墨烯纳米结构并将其边缘焊接到碳化硅芯片上。该过程机械地稳定并密封了石墨烯的边缘，否则它将与氧气和其他可能干扰沿边缘运动的运动的气体反应。
最后，为了测量其石墨烯平台的电子特性，该团队使用了一个低温设备，使他们可以将其特性从接近零温度到室温记录。
观察边缘状态
在石墨烯边缘状态下观察到的团队在光纤中观察到的电荷类似于光纤中的光子，该光纤可以在不散射的情况下向大距离传播。他们发现，在散射之前，这些电荷沿边缘沿着边缘进行了数万纳米。先前技术中的石墨烯电子只能传播约10纳米，然后撞击小型缺陷并沿不同方向散射。
“边缘电荷的特殊之处在于，即使边缘不是完全笔直的，它们也保持边缘并保持相同的速度，”佐治亚理工学院物理教授克莱尔·伯杰（Claire Berger）说，法国格林布尔国家科学研究中心研究主任。
在金属中，电流通过负电荷的电子携带。但是与研究人员的期望相反，他们的测量结果表明，边缘不是由电子或孔携带的（阳性准颗粒的术语表示没有电子）。欧洲杯猜球平台相反，这些电流是由高度不寻常的准粒子携带的，该准粒子无电荷也没有能量，但没有阻力移动。尽管是一个对象，但观察到混合型准粒子的成分在石墨烯边缘的相对侧传播。
独特的特性表明，准粒子可能是物理学家希望利用数十年的一种 - 意大利理论物理学家Ettore Majoria Majorana在1937年预测的难以捉摸的主要植物。
“在无缝互连的石墨烯网络中使用这种新的准粒子开发电子产品正在改变游戏，”德赫尔说。
根据De Heer的说法，我们可能再过五到十年了。但是，由于该团队的新外延石墨烯平台，技术比以往任何时候都更接近加冕石墨烯作为硅的继任者。
来源：https://www.gatech.edu/