Врем-Зависимые Поля для Новой Породы Углерод-Основанного Nanodevices

Луис E.F. Foa Torres

Др. Луис E.F. Foa Torres
Instituto de Física Enrique Gaviola (FaMAF - CONICET), Национальный Университет Córdoba, Córdoba, Аргентина.
Соответствуя автор: lfoa@famaf.unc.edu.ar

Введение

1-ое -го Май 1893 должен быть горьким днем для Томас Эдисон. Тот день, Всемирнаяо Ярмарка Чiкаго, одна из самых больших международных экспозиций всегда, официально был раскрыт к публике. Случай отличал обширным районом электрических экспонатов приведенных в действие путем переменные токи (ac) обеспеченные конкурентами Edison. Попытка Edison последняя мельчайшая предотвратить пользу электрических лампочек потерпела неудачу и публика могла оценить преимущества переменных токов для the first time. Она не приняла очень длиной до тех пор пока ac окончательно не преобладает над постояннотоковыми (dc) источниками поддержанными Edison, таким образом позволяющ для более длинних электрических сетей, искрясь виток который изменил наше навсегда мира.

Однако, много приборов включая электронные устройства мы имеем сегодня силу dc пользы главным образом. Что-то подобное происходит при приборы расследованные на маштабе нанометра: С немного исключений [1,2], большое часть из внимания давалась к nanodevices под условиями dc. Но что-то начатое для того чтобы изменить в недавних летах и богатство явлениях включая пользу врем-зависимых полей, как напряжения тока строба ac или лазеры, начало процветать здесь и там [3], добавляющ весь новый размер возможностей. В этом кратко примечании Я попробую убедить вас что серьезные основания которые делают пользу врем-зависимых полей на nanoscale привлекательным и иногда уникально. К такому концу Я буду использовать некоторые примеры от моего собственного исследования, но раньше то Я введу немного фактов о наших любимейших материалах nanoscale: nanotubes углерода [4] и graphene [5].

Свойства этих материалов в много отношений очень подобных, graphene плоским более молодым кузеном nanotubes углерода. Они выстраивают в ряд среди самых лучших проводных материалов [4,5,6], жара проведения более лучше чем любой другой материал на земле [7] с термальной проводимостью около 5x103 W/mK для graphene (около 10 раз та из меди), и они показывают исключительнейшую механически прочность [8] (с разрывным усилием около 200 времен которые стали). Nanotubes Углерода например, показывают аномально низкую чувствительность к разлад-наведенному backscattering и очень робастны к акустическ-фонон-наведенному backscattering с неупругими средними длинами свободного пути на заказе микрометра [9] в режиме чточто удлиняет до напряжений смещения на заказе оптически энергий фонона (приблизьтесь. meV 200) когда другие механизмы включатся в игру водя к настоящей сатурации [10-12]. Применения в случай nanotubes колебаются от транзисторов [13] то преимущество взятия высоких подвижностей электрона (которые позволили бы даже нам утроить частоту микропроцессоров) к перспективнейшему будущему по мере того как замена энергии эффективная для меди в соединениях nanoscale [14,15].

С этими углерод-основанными материалами в разуме, наше зрение что поля ac смогли быть использованы для достигать управления электрической реакции (течение и шум) так же, как тепловыделения, и выполняет полезные функции которые смогли вести к новой породе углерод-основанных приборов. В основе этого зрения факт который вследствие их уменьшенной размерности и исключительнейшего сцепления электронов, эти материалы предлагают выдающей арене для настраивать взаимодействие между уникально электронной структурой, управляя параметрами и неупругими процессами наведенными полями ac [16]. В следующем, это будет проиллюстрировано с немного примеров от нашего собственного исследования.

Управление Електропроводимостьи и Шума в Углерод-Основанных Резонаторах

Путем прикладывать строб ac к прибору nanoribbon nanotube или graphene углерода, новые параметры включаются в игру: управляя частота и амплитуда. Путем настраивать эти параметры, мы показывали что возможно достигнуть управления над течением и своими зыбкост [17,18]. «Дайте мне пожеланную реакцию и Я скажу вам величину управляя параметров необходимых, что получил его.» Добавлять статическое магнитное поле водит к даже более богатым характеристикам [19].

Свет на Горизонте Graphene? Настраивая Лазер-Наведенные Зазоры Диапазона

Несмотря на импрессивный список перспективнейших перспективностей, graphene имеет пятку Ахиллеса: оно не имеет диапазон-зазор, как только его дирижирует его нельзя переключить-. Это мешает применения в активных электронных устройствах где способность переключить его дальше и критическое. В недавней выделенной статье, мы сообщили на первых атомистических имитациях электрической кондукции через микрометр-определенный размер образец graphene загоранный полем лазера [20]. Наши имитации показывают что лазер в средний-ультракрасном может раскрыть диапазон-зазор observable в этом материале, таким образом раскрывая перспективнейшие перспективности для graphene-основанных электронно-оптический приборов.

Достигать Течения dc Без Напряжения Смещения через Врем-Зависимые Потенциалы

Направленный ток (dc) обычно требует применения напряжения смещения, без напряжения смещения прикладного, говорит, налево и правые электроды, никакие подачи течения. Однако, в системах на nanoscale течение dc можно произвести даже на zero смещении должном к вызванному влиянию суммы когерентному нагнетать суммы [21,22]. Первоначально, было подумано что нагнетать суммы необходимо хотя бы 2 врем-зависимым потенциалам (как напряжения тока строба ac прикладные к прибору) только более недавним теоретическим [23] и экспириментально [24] изучениям предлагает что деиствительно возможно достигнуть его с только одним переменным электрическим полем также, таким образом во избежание местные помехи связанные с дополнительными стробами. Кроме Того, не имеющ никакое напряжение смещения прикладное между электродами, насос суммы смог иметь очень диссипацию низкой мощности.

Вверх По до теперь, насосы суммы не будут сделаны главным образом из традиционных semiconducting материалов. Используя углерод-основанные материалы принесл много преимуществ: деятельность более высокая частота и возможность иметь почти совершенные контакты, выходя мы в режим далеко от одной из изолированных обычно исследуемых резонансов и плохой електропроводимостьи. В этом поле много настоящего интереса [25,26], нашей попытки вкладов принести эти приборы ближе к реальности, и в высокочастотных (non адиабатно) [27] и низкочастотных (адиабатных) [28] режимах. Кроме Того, свой внутреннеприсущий интерес, эти приборы смог обеспечить ключ на различном виде активных приборов с беспрецедентный диссипацией низкой энергии.


[1] V.I. Fal'ko и D.E. Khmelnitskii, Sov. Phys. JETP 68, 186 (1989).
[2] H.M. Pastawski, Phys. Rev. B 46, 4053 (1992); A.P. Jauho, N.S. Wingreen, и Y. Meir, Phys. Rev. B 50, 5528 (1994).
[3] Для просмотрения мы ссылаемся к S. Kohler, J. Lehmann, и P. Hänggi, Phys. Rep. 406, 379 (2005).
[4] R. Saito, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, Физические Свойства Углерода Nanotubes (Имперского Давления Коллежа, Лондона, 1998)
[5] A.K. Geim и K.S. Novoselov, Nat. Циновка. 6, 183 (2007).
[6] J. - C. Charlier, X. Blase, и S. Roche, Rev. Mod. Phys. 79, 677 (2007).
[7] A.A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, D. Teweldebrhan, F. Miao, и Chun Ning Lau, Nano Lett. 8, 902 (2008).
[8] C. Ли, X. Вэй, J.W. Kysar, J. Хон, Наука 321, 385 (2008).
[9] S. Roche, Jie Jiang, L.E.F. Foa Torres и R. Saito, J. Phys.: Condens. Дело 19, 183203 (2007).
[10] A. Javey et al., Phys. Rev. Lett. 92, 106804 (2004).
[11] L.E.F. Foa Torres и S. Roche, Phys. Rev. Lett. 97, 076804 (2006).
[12] L.E.F. Foa Torres, R. Avriller и S. Roche, Phys. Rev. B 78, 035412 (2008).
[13] A. Bachtold, P. Hadley, T. Nakanishi и C. Dekker, Наука 294, 1317 (2001).
[14] H. Li, C. Xu, и K. Banerjee, Конструкция IEEE и Испытание Компьютеров 27, 20 (2010).
[15] J.C. Coiffic, M. Fayolle, S. Maitrejean, L.E.F. Foa Torres, и H. Le Poche, Appl. Phys. Lett. 91, 252107 (2007).
[16] L.E.F. Foa Torres и G. Cuniberti, C.R. Физические данные 10, 297 (2009).
[17] L.E.F. Foa Torres и G. Cuniberti, Письма 94 Прикладной Физики, 222103 (2009).
[18] C.G. Rocha, L.E.F. Foa Torres и G. Cuniberti, Физическое Просмотрение B 81, 115435 (2010).
[19] C.G. Rocha, M. Pacheco, L.E.F. Foa Torres, G. Cuniberti, и A. Latgé, EPL 94, 47002 (2011).
[20] H.L. Calvo, H.M. Pastawski, S. Roche, и L.E.F. Foa Torres, Appl. Phys. Lett. 98, 232103 (2011).
[21] B.L. Altshuler и L.I. Glazman, Наука 283, 1864 (1999); P.W. Brouwer, Phys. Rev. B 58, R10135 (1998).
[22] Для очень славного введения к этим явлениям мы ссылаемся к: M. Büttiker и M. Moskalets, Lect. Примечания Phys. 690, 33 (2006).
[23] L.E.F. Foa Torres, Phys. Rev. B 72, 245339 (2005).
[24] B. Kaestner et al., Phys. Rev. B 77, 153301 (2008).
[25] R. Zhu и H. Chen, Appl. Phys. Lett. 95, 122111 (2009).
[26] E. Prada, P. Сан-Хосе, и H. Schomerus, Phys. Rev. B 80, 245414 (2009); P. Сан-Хосе, E. Prada, S. Kohler, H. Schomerus, arxiv: 1103,5597.
[27] L.E.F. Foa Torres, H.L. Calvo, C.G. Rocha, G. Cuniberti, к выходило в свет.
[28] L.H. Ingaramo и L.E.F. Foa Torres, к выходили в свет.

Date Added: Jul 10, 2011 | Updated: Dec 12, 2013

Last Update: 12. December 2013 12:19

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit