IBM演示太兆级别的石墨烯光电子

电子发烧友网讯：石墨烯被认为是未来最神奇的一种材料。其很多应用的构想已经糅合到导体、半导体和绝缘体里面了。目前，IBM通过演示石墨烯/绝缘体的超晶格结构将光电子添加到一个清单，这个清单上面有频率达到太兆的陷波滤波器、线性偏振器以及一些对未来的中远红外线级别器件有用的设备，其中涵括了探测器、调节器和三维超材料。

IBM的研究员Phaedon Avouris说：“石墨烯除了出色的电气性能之外，还有良好的光学性能。其在吸收从远红外到紫外线光线方面的表现也令人惊讶。”因为太兆级别范围的频率在安全应用方面可以穿过报纸、木材和其他硬性材质，所以IBM对其表现出了极大的兴趣。遗憾的是目前只有类似起偏和滤波等少量的几种方法可以操纵太兆级别频率的波，但是由于石墨烯太兆频率的波极容易操作，因此我们一直专注于创造这类型的设备。

太兆级别频率振动能够通过等离振子，即载流子的共同振动在石墨烯中传播，使低损耗可调滤波器成为可能。根据IBM的说法，在一个单层石墨烯中，载流子高度集中和共振频率很不利于光电子应用。然而，对多层石墨烯/绝缘体超晶格结构来说，透明器件能够被制定成在层间高效地分配媒介的光电子类型晶体，以加强载流子密度和共振频率。

IBM的T.J.Watson研发实验室的纳米与科学部门的成员Hugen Yan说：“我们发现在太兆级别的频率范围，电磁辐射与石墨烯的相互作用十分密切，但对于单层的石墨烯说来，其牢固程度仍不够。但通过在微型磁盘阵列里面用多层堆栈结构我们可以在太兆级别的范围里面实行频率选择，这允许我们去调节得到我们需要的共振频率。”

IBM发现，通过制定成石墨烯/绝缘体的阵列微型磁盘，我们可以透过改变微型磁盘的大小、层数、间隔以及石墨烯中的半导体掺杂多少来调节其共振频率。根据分析，IBM发现石墨烯/绝缘体超结晶格子的一个独一无二的媒介密度比例定律，这不同于传统的半导体超晶格那样费米子规定（如夸克、轻子、重子、强子等）。

从上可以知道，IBM能够通过演示石墨烯/绝缘体的模型化堆栈以实现一个8.2-db衰减率的大范围可调陷波滤波器，也可以实现9.5-db消光比的太兆级别的线性偏振器。通过指定石墨烯和高分子绝缘体的晶片规模互层来应用它，然后将它们制定成微盘，IBM表示这些石墨烯/绝缘体超晶格屏蔽掉97.5%频率低于1.2太兆的电磁波辐射。

展望未来，研发团队希望能够通过调整石墨烯/绝缘体超晶格以适合目前用在光通信设备上的红外线频率。T.J.Watson研发实验室的纳米与科学部门的成员Fengnian Xia，对这篇文章的内容也提供了宝贵意见。

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