Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Сибирская секция IEEE

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка Подписчиков 956 RSS
←   Июль 2017   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней 14 выпусков (1-2 раза в неделю)


Сайт рассылки: http://ieee.tusur.ru
Открыта: 27-07-2000
Адрес автора: tech.siberia-owner@subscribe.ru

Автор
Oleg Stukach

Статистика

956 подписчиков
-1 за неделю
←   Все выпуски   →

Сибирская секция IEEE





N 1756 20 июля 2017 г. Сибирская секция IEEE
http://ieee.tpu.ru Вступайте в IEEE - это ХОРОШЕЕ общество!
======================================================================
Функция графена в новых датчиках для мобильных телефонов

Около двух лет назад Национальным институтом стандартов и технологий
(NIST) вместе с Университетом штата Мерилэнд были обнаружены свойства
графена, позволяющие использовать его как мембрану [1].

Следуя в этом же направлении, группа ученых из Нидерландов
продемонстрировала, что использование графена в качестве мембраны
может способствовать созданию новых датчиков для мобильных телефонов.

Также в журнале "Nature Nanotechnology" было описано исследование,
в котором графен использовался как зеркало в оптомеханическом
резонаторе.
В этом исследовании снимались микрофотоны, направленные на тонкую
графеновую перепонку. Графеновая мембрана проявляла себя как зеркало:
микрофотоны отражались от нее, практически не влияя на первоначальное
положение перепонки.

Ученые использовали давление излучения фотонов на графеновую пленку
для создания усилителя микроволновых сигналов, подобных сигналам,
используемым в мобильных телефонах.

Исследователи считают, что эта технология может в будущем
использоваться
в квантовых компьютерах.


Графен

Графен - двухмерный материал, состоящий из атомов углерода. Это
один из самых сильных, легких и гибких материалов. Графен является
более гибким, чем оксид индия и олова и более прозрачным, чем
металлические
пленки. Ультра-гибкий слой графена может позволить производить широкий
ассортимент продукции, в том числе складную электронику [2].

Графен представляет собой одиночный слой атомов углерода расположенных
в виде гексагональной решетки. Так как графен способен проводить
электричество с небольшим сопротивлением при комнатной температуре,
он является подходящим материалом для использования в различных
приложениях:
от гибких дисплеев до высокоскоростных транзисторов [3].

Графен, так же как и углеродные нанотрубки, обладает высокой
подвижностью
носителей заряда. Однако графен более предпочтителен, так как
углеродные
нанотрубки требуют специальной техники обработки и отличаются
сложностью
выполнения соединений [4].


Электрические свойства графена

Графен имеет свойства полупроводника. Основные исследования в области
изучения графена были направлены на определение ширины его запретной
зоны [5].

Исследователи Национального института стандартов и технологии (NIST)
и Университета штата Мэриленд доказали, что графен, подвергаемый
механической деформации, может имитировать эффекты магнитных полей
и создать квантовую точку, тип полупроводника с широким спектром
потенциального использования в электронных устройствах.

Учёные поместили слой графена на подложку диоксида кремния с
неглубокими
отверстиями. Покрывающий отверстие графен образовывал мембрану.

На следующем шаге необходимо было произвести измерения. Ученые
обнаружили, что при приближении наконечника сканирующего зонда к
отверстию графеновый слой поднимался к нему навстречу, принимая форму
похожую на форму палатки. Это притяжение объясняется силой
Ван-дер-Ваальса.

Позже было обнаружено, что при натяжении графеновой мембраны меняются
электрические свойства графена. Так, если натянуть графен настолько,
что его форма примет форму палатки, графен будет вести себя как
квантовая
точка, тип полупроводника, в котором электроны сосредоточены в
небольшой
области пространства. Для создания такой квантовой точки достаточно
кусочка графена, имеющего наноразмеры.


----------------------------------------------
Общеcтво элeктpонных пpибоpов ED-S IEEE
Встyпaем здеcь: http://eds.ieee.org/
----------------------------------------------


Образование квантовых точек в графене

Электропроводность графена объясняется тем, что он не имеет
запрещённой
зоны. Однако это, в свою очередь, не позволяет использовать графен
для цифровых вычислений, в которых необходимо как наличие сигнала
в используемом материале, так и его отсутствие [6].

Электрический ток в графене течет по сегментам решётки -
шестиугольникам.
При растяжении сегментов энергия вблизи вершины графеновой "палатки"
снижается. Электроны начинают двигаться по замкнутым клеверообразным
траекториям, в точности повторяющим движение электронов в вертикальном
переменном магнитном поле.

Создание в графене таких полупроводниковых зон как квантовые точки
позволяет выделить запрещенную зону, необходимую для вычислений и
других приложений, а также обеспечить их быстродействие.


Создание запрещенной зоны в графене

Сложность применения графена заключалась в том, что он не имел
запрещенной зоны. В настоящее время это препятствие преодолено. Ученые
сумели создать запрещённую зону и как следствие большой ток отношения
уровней в состоянии "включено-выключено" при комнатной температуре.

Ученые IBM добились этого, используя полевой транзистор с двойным
слоем графена вместе с полимером, изолирующим диэлектрик от
графенового
канала транзистора. Отношение уровней в состоянии "включено-выключено"
достигло 100 при комнатной температуре и нескольких тысяч при более
низких температурах.

Отсутствие запрещённой зоны в графене основано на том факте, что
элементарная ячейка графена имеет два атома, которые имеют одинаковый
потенциал. Для создания запрещенной зоны необходимо, чтобы две атомные
зоны имели разный потенциал. Это сложно осуществить, так как они
располагаются на расстоянии 0,15 нм друг от друга. Другой подход
заключается в снижении размерности графена, то есть создавая нанослой.
Для использования в цифровой электронике толщина нанослоя должна
быть 2 нм. Это находится за пределами контролируемых технологических
процессов. Наиболее подходящим оказался способ создания запрещённой
зоны в двойном слое графена с помощью вертикального магнитного поля.

Использование двойного слоя графена снижает электрический шум и
позволяет контролировать влияние захваченных зарядов на подвижность
зарядов в одиночном слое в диэлектрике затвора.


Гибкий дисплей на основе графена

Cambridge Graphene Centre и Plastic Logi продемонстрировали гибкий
дисплей на основе графена [7]. Это первый шаг в расширении сферы
применения графена и подобных материалов для гибкой электроники.
Образец представляет собой активную матрицу электрофоретического
дисплея, схожего с экраном электронной книги, но выполненный из
гибкого
пластика, а не из стекла. В этом дисплее находится обработанный
раствором
графеновый электрод, который заменяет слой распыленного металлического
электрода в обычных устройствах.

Новая объединительная плата разрешением 150 пикселей на дюйм была
получена при низких температурах (менее 100 °С) с использованием
технологии органического тонкопленочного транзистора (OTFT).
Графеновый
электрод осаждался из раствора и затем микроскопическим узором
наносился
на объединительную плату. Объединительная плата соединялась с
электрофоретической
пленкой для создания низкого энергопотребления и прочного дисплея.
Также планируется использовать технологию жидких кристаллов (LCD)
и органических светодиодов (OLED), что позволит достичь полного цвета
и функциональности видео.


Партийная литература [8]

1. D. Johnson. Graphene Drumheads Could Lead to New Sensors for
Mobile Phones. IEEE Spectrum, 28.08.14
http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/materials/graphene-d
rumheads-could-lead-to-new-sensors-for-mobile-phones

2. First graphene-based flexible display produced. University of
Cambridge, 05.09.14
http://www.cam.ac.uk/research/news/first-graphene-based-flexible-displ
ay-produced

3. M. Esser. Graphene Drumheads Tuned to Make Quantum Dots. NIST,
21.06.12 http://www.nist.gov/cnst/drumheads_062112.cfm

4. D.Johnson. Breakthrough in Creating a Band Gap for Graphene
Promises Huge Potential for Electronic Applications. IEEE,Spectrum,
03.02.10 http://www.nist.gov/cnst/drumheads_062112.cfm

5. D. Johnson. Tightening Graphene Like a Drumhead Changes Its
Electrical Properties. IEEE, Spectrum, 12.06.12
http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/nanotechnology/tight
ening-graphene-like-a-drumhead-changes-its-electrical-properties

6. M. Esser. Graphene Drumheads Tuned to Make Quantum Dots. NIST,
21.06.12
http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/nanotechnology/tight
ening-graphene-like-a-drumhead-changes-its-electrical-properties

7. First graphene-based flexible display produced. University of
Cambridge, 05.09.14
http://www.cam.ac.uk/research/news/first-graphene-based-flexible-displ
ay-produced

8. Ленин В.И. Партийная организация и партийная литература. - Полн.
собр. соч. - Т. 12. - С. 101-115.


================ Join the IEEE! So good. So useful. ================

Oleg Stukach
President and Founder
Tomsk IEEE Chapter & Student Branch
TPU, CAMSAM Dept., 30 Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russia

================= http://tomsk.chapters.comsoc.org =================





.
В избранное