中國粉體網訊 納米電子學領域的一個緊迫任務是尋找一種可替代硅的材料。美國佐治亞理工學院研究人員開發了一種新的基于石墨烯的納米電子學平臺——單片碳原子。發表在《自然·通訊》雜志上的該技術可以與傳統的微電子制造兼容，有助于制造出更小、更快、更高效和更可持續的計算機芯片，并對量子和高性能計算具有潛在影響。
石墨烯器件生長在碳化硅襯底芯片上。圖片來源：佐治亞理工學院
研究人員稱，石墨烯的力量在于其平坦的二維結構，這種結構由已知最強的化學鍵結合在一起。相較于硅，石墨烯可微型化的程度更深、能以更高的速度運行并產生更少的熱量。原則上，單一的石墨烯芯片要比硅芯片內可封裝更多器件。
為了創建新的納米電子學平臺，研究人員在碳化硅晶體基板上創建了一種改良形式的外延石墨烯，用電子級碳化硅晶體生產了獨特的碳化硅芯片。
研究人員使用電子束光刻來雕刻石墨烯納米結構并將其邊緣焊接到碳化硅芯片上。這個過程機械地穩定和密封石墨烯的邊緣，否則它會與氧氣和其他可能干擾電荷沿邊緣運動的氣體發生反應。
最后，為了測量石墨烯平臺的電子特性，研究團隊使用了一種低溫設備，使他們能夠記錄從接近零攝氏度到室溫下的特性。
團隊在石墨烯邊緣態觀察到的電荷類似于光纖中的光子，可在不散射的情況下傳播很遠的距離。他們發現電荷在散射前沿著邊緣移動了數萬納米。而先前技術中的石墨烯電子在撞到小缺陷并向不同方向散射之前，只能行進約10納米。
在金屬中，電流由帶負電的電子攜帶。但與研究人員的預期相反，他們的測量表明邊緣電流不是由電子或空穴攜帶的，而是由一種不同尋常的準粒子攜帶的，這種準粒子既沒有電荷也沒有能量，但運動時沒有阻力。盡管是單個物體，但觀察到混合準粒子的成分在石墨烯邊緣的相對側移動。
團隊表示，其獨特的性質表明，準粒子可能是物理學家幾十年來一直希望利用的粒子——馬約拉納費米子。
（中國粉體網編輯整理/平安）
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