近日，墨爾本大學(xué)研究人員開發(fā)出二維石墨烯中電子運(yùn)動(dòng)成像新技術(shù)，是世界上首次研制出石墨烯電流成像新技術(shù)，有助于推動(dòng)下一代電子產(chǎn)品的發(fā)展。

新技術(shù)能對(duì)超薄結(jié)構(gòu)(僅一個(gè)原子厚度)中的電子運(yùn)動(dòng)行為成像，克服了現(xiàn)有方法對(duì)超薄材料器件中電流理解的重大局限。

墨爾本大學(xué)量子計(jì)算與通信技術(shù)中心副主任勞倫德·霍倫伯格教授說：“未來，基于超薄材料的下一代電子器件特別容易存在微小裂縫和缺陷，因而破壞電流。”

由霍倫伯格教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，利用量子探針對(duì)石墨烯中的電流成像。該探針基于一個(gè)原子大小的“顏色中心”，并且只在金剛石中發(fā)現(xiàn)。

“如果研究人員了解了缺陷是如何影響電流的，那么將提高現(xiàn)有技術(shù)和新興技術(shù)的可靠性與性能。我們對(duì)此結(jié)果非常地激動(dòng)，這使得我們能揭示量子計(jì)算器件、石墨烯及其它2D材料中電流的微觀行為。”

“研究人員在硅基納米電子學(xué)原子大小制備領(lǐng)域已取得巨大進(jìn)步，硅基納米電子學(xué)可用于量子計(jì)算機(jī)。像石墨烯片，這些納米電子結(jié)構(gòu)基本上僅有一個(gè)原子厚度。新型傳感技術(shù)的成功意味著我們有希望觀察納米電子結(jié)構(gòu)中的電子運(yùn)動(dòng)情況，有助于我們今后了解量子計(jì)算機(jī)如何運(yùn)作。”

除此之外，新技術(shù)與二維材料可用于開發(fā)下一代電子器件、能源儲(chǔ)存(電池)、柔性顯示器和生物化學(xué)傳感器。

墨爾本大學(xué)量子計(jì)算與通信技術(shù)中心Jean-Philippe Tetienne博士說：“我們的技術(shù)非常強(qiáng)大并且實(shí)現(xiàn)簡單，因而很多學(xué)科的研究人員和工程師可采用它。”

“在物理學(xué)中，利用運(yùn)動(dòng)電子的磁場是傳統(tǒng)想法，但這是在21世紀(jì)應(yīng)用的微型計(jì)算機(jī)上的新穎實(shí)現(xiàn)。”

基于金剛石的量子傳感研究人員和石墨烯研究人員合作開發(fā)出新技術(shù)，這對(duì)于克服金剛石和石墨烯的技術(shù)問題至關(guān)重要。

墨爾本大學(xué)物理系石墨烯研究人員Nikolai Dontschuk說：“在此之前，沒有人能看到石墨烯中的電流情況。”

“制作一個(gè)由石墨烯與金剛石氮-空位顏色中心相結(jié)合的器件，是非常有挑戰(zhàn)的。但是，我們的方法是非入侵且強(qiáng)大的，我們不會(huì)以這種方式感應(yīng)電流，從而破壞它。”

Tetienne解釋了研究團(tuán)隊(duì)是如何利用金剛石成功對(duì)電流成像。

“我們的方法是在金剛石上照射綠色激光，并且觀察到由于顏色中心對(duì)電子磁場的響應(yīng)而產(chǎn)生的紅光。”

“通過分析紅光的強(qiáng)度，我們確定了由電流產(chǎn)生的磁場，并且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行成像，并看到材料缺陷的影響。”