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美國科學家發現讓石墨烯產生能隙的新方法

上網時間: 2013年09月11日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:石墨烯  能隙  UCR  電子遷移率  非布林邏輯 

石墨烯(graphene)被視為在矽時代之後,延展半導體技術藍圖的「神奇材料」,但其缺乏能隙(bandgap)的問題一直是個發展障礙。為此美國加州大學河濱分校(University of California in Riverside,UCR)的研究人員建議利用石墨烯自然呈現的非布林邏輯(non-Boolean logic)性質,取代改變石墨烯以創造能隙的方法,以避免其電子遷移率降低。

UCR教授Alexander Balandin接受EETimes美國版訪問時表示,將石墨烯元件以他們所建議的方法偏置(biased)時,會顯現微負分電阻(negative differential resistance,NDR)──此效應根源於石墨烯的對稱帶(symmetric band)結構。該種非線性NDR電流-電壓特性,能用於取得雙穩態(bi-stable)或雙值(bi-valued)輸出。

這意味著某些輸入值會獲得兩個輸出值,不同於傳統邏輯僅會有單值輸出,那些雙值區域能用來在電路中建構非布林邏輯,具備非常高的遷移率以及電子飽和率(electron saturation velocity),使得電路擁有高速度。Balandin表示,其研究團隊的主要想法,是利用每個階層提供的雙穩態輸出,建立一個多值邏輯單元。

以電子掃描顯微鏡(SEM)拍攝的創新非布林邏輯石墨烯元件
以電子掃描顯微鏡(SEM)拍攝的創新非布林邏輯石墨烯元件
(來源:University of California at Riverside)

Balandin與合作夥伴,USR教授Roger Lake、Alexander Khitun表示,那些超高速非布林邏輯電路能與石墨烯場效電晶體(FET)連結,以利用電路中的NDR,支援各種資料處理任務,包括影像識別、資料加密以及資料庫搜尋等。

「對石墨烯雙閘電晶體內的NDR之觀察,為打造特殊應用類比邏輯電路開啟了新的地平線,這類元件能比傳統數位處理器更有效率地解決部分特定問題。」Khitun表示。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Graphene Minds Bandgap With Non-Boolean Logic,by R. Colin Johnson)





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