Физики впервые засняли электрический ток в графене
Процесс съемки в представлении художника
David A. Broadway / University of Melbourne
Ученые из Мельбурнского университета впервые засняли движение
электронов в графене. Понимание поведения токов в сверхтонких материалах
поможет в разработке эффективных устройств на их основе. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Электронные устройства следующего поколения, разрабатываемые на
основе графена и других сверхтонких материалах, особенно чувствительны к
трещинам или иным дефектам, искажающим электрический ток. Существующие
методы измерения тока в таких материалах обычно дают только общую
информацию, не показывая локальную картину.
Метод, использованный в работе, основан на использовании NV-центров –
дефектов в алмазе. Они возникают при удалении одного атома углерода.
Полученная на месте углерода вакансия связывается с близлежащим атомом
азота и «использует» его валентные электроны. Особенность таких центров
заключается в том, что их электроны имеют специфическую чувствительность
к различным воздействиям, таким как электромагнитное поле или свет.
Схема экспериментальной установки
Jean-Philippe Tetienne et al. / Science Advances, 2017
Поделиться
Установка, с помощью которых ученым удалось снять электрический ток,
была устроена следующим образом. На алмазную подложку с NV-центрами
расположенными в 20 нанометрах от поверхности нанесли слой графена и
металлические контакты. Подложка была установлена на микроволновой
резонатор. Эксперимент происходил следующим образом: на графен подавался
ток; с помощью лазера зеленого цвета и микроволн в NV-центрах
возбуждались электроны, чувствительные к электромагнитному полю. Под
действием поля, создаваемого электрическим током в графене, в NV-центрах
возникала фотолюминесценция красного цвета, которая регистрировалась с
помощью камеры. Таким образом, из интенсивности люминесценции
исследователи получали картину электрического тока в графене в реальном
времени. Полученные изображения показали явную корреляцию между
плотностью тока и дефектами в графене.
Движение тока возле дефектов в графене.
Jean-Philippe Tetienne et al. / Science Advances, 2017
Поделиться
Ученые отмечают, что их метод позволяет регистрировать токи величиной
от 1 микроампера, а разрешение получаемого изображения ограничено
только дифракционным пределом.
Они считают, что использованную ими методику можно распространить и на
другие материалы, что может быть полезно для разработки квантовых
компьютеров на основе графена и микроэлектроники нового поколения в
целом.
Недавно ученые из Гарвардского университета создали самый
маленький в мире радиоприемник, работающий похожим образом. NV-центры
алмаза также возбуждались лазером, но в этом случае они считывали
интенсивность не тока, а радиоволн. Настройка на нужную волну
обеспечивалась внешним магнитным полем.
Григорий Копиев
Рейтинг публикации:
|
