Nanoelektroniikka terahertsien nopeuksiin

31.08.2015

Max-Planck-terahertsi-grafeeni-nanoelektroniikkaa-275-t.jpgGrafeenin - yhden hiiliatomin kerros hiiliatomeja - tiedetään olevan erittäin hyvä sähköjohde mutta sen johtavuus heikkenee erittäin nopeissa sähkökentissä. Miksi näin tapahtuu, on ollut epäselvää?

Ryhmä tiedemiehiä Max Planck-instituutin Polymer Research (MPI-P) tutkimuslaitoksesta havaitsivat, että grafeenin sähköistä johtumista pikosekuntien nopeuksissa säätelevät samat lait, jotka kuvaavat kaasujen lämpöominaisuuksia.

Tutkijat osoittivat, että grafeenissa varausten kulku ultranopeassa toiminnassa määrittyy yksinkertaisella termodynaamisella tasapainolla, jota ylläpitää grafeenissa elektronisen järjestelmän toimiessa kuin termalisoitunut elektronikaasu.

Tämän paljon yksinkertaisemman lähestymistavan avulla tutkijat ja insinöörit paitsi ymmärtävät aihetta paremmin, mutta voivat myös parantaa grafeeni-pohjaisten nanoelektronisten rakenteiden suorituskykyä.

Tutkijat havaitsivat, että grafeenin läpi kulkevan ultranopeiden sähkövirtojen energia muuttuu erittäin tehokkaasti elektroni lämmöksi, saaden grafeenin elektronit käyttäytymään aivan kuin kuuma kaasu.

"Lämpö jakautuu tasaisesti kaikkiin elektroneihin. Ja läpi kulkevan virran aiheuttamalla elektronien lämpötilan nousulla on puolestaan vahva vaikutus grafeenin sähköjohtavuuteen", toteaa professori Mischa Bonn tutkimuslaitoksensa tiedotteessa.

Näin yksinkertainen termodynamiikka auttaa määrittämään ultranopeiden grafeenisten transistorien ja valoilmaisimien suorituskykyä

Jatkuvasti kasvava tietoliikenteen kaistanleveys edellyttää yhä nopeampia elektronisia laitteita, ajaen niiden vasteajat niinkin lyhyiksi kuin pikosekunteihin.
21.08.2019Uusia puolijohteita tehoelektroniikkaan
20.08.2019Biohajoavia mikroresonaattoreita
19.08.2019Uutta tekniikkaa aurinkosähkölle
16.08.2019E-tekstiilejä ja metamateriaaleja
15.08.2019Valoa nanopiireille
14.08.2019Tehokkaampia kvanttiantureita
13.08.2019Tsunami mikropiirillä
12.08.2019Tekniikkaa kuudennen sukupolven verkoille
09.08.2019Kvanttimikrofonista kvanttitietokoneeseen
08.08.2019Paksummat OLEDit parantavat näyttötekniikkaa

Siirry arkistoon »