Time-Anhörigen Sätter In för en Ny Avel av Kol-Baserade Nanodevices

vid Luis E.F. Foa Torres

Dr. Luis E.F. Foa Torres
Instituto de Física Enrique Gaviola (FaMAF - CONICET), MedborgareUniversitetar av Córdoba, Córdoba, Argentina.
Motsvarande författare: lfoa@famaf.unc.edu.ar

Inledning

1st av Maj av 1893 bör ha varit en bitter dag för Thomas Edison. Den dag den Chicago Världens Mässa, en av de största landskamputläggningarna någonsin, öppnades officiellt till allmänheten. Händelsen presenterade ett stort område av elektriska utställningar som drevs av växelströmmar (ac) förutsatt att av Edisons konkurrenter. Edisons hade det minimala försök för jumbo att förhindra bruket av ljusa kulor missat, och allmänheten var kompetent att uppskatta gynnar av växelströmmar för den första tiden. Den tog inte mycket long, tills ac som domineras slutligen över riktaström (dc)källorna som stöttas av Edison som låter därmed för längre elektriskt, knyter kontakt och att gnista en rotation som ändrade vår världsför evigt.

Ändå många anordningar däribland de elektroniska apparaterna har vi i dag dc för bruk mestadels att driva. Något som är liknande, uppstår med apparaterna som utforskas på nanometerfjäll: Med några undantag [1,2], har mest av uppmärksamheten varit fallen föra nanodevices under dc villkorar. Men något som startas för att ändra under senare år, och en rikedom av fenomen som gäller bruket av Time-anhörigen, sätter in, liksom ac utfärda utegångsförbud för spänningar, eller laser som startas för att frodas bitvis [3] och att tillfoga ett helt nytt dimensionerar av möjligheter. I denna resumé notera Mig ska försök att övertyga dig att att det finns gott skäl som gör bruket av Time-anhörig, sätter in på den ibland unik nanoscalen som är attraktiv och. Att sådan avsluta Mig ska bruk några exempel från min egna forskning, men för det som Jag ska introducerar några fakta om våra favorit- nanoscalematerial: kolnanotubes [4] och graphene [5].

Rekvisitan av dessa material är i många mycket liknande hänseenden, graphene som är den tvådimensionella mer unga kusinen av kolnanotubes. De rangordnar bland de bäst ledande materialen [4,5,6], uppförande värmer bättre än någon annat som är materiellt på jord [7] med en termisk conductivity av omkring 5x103 W/mK för graphene (omkring tio tajmar det av förkopprar), och de visar ovanlig mekanisk styrka [8] (med en brytande styrka om 200 tajmar det av stålsätter). Kolnanotubes for example, visar anomalously låg känslighet till denframkallade backscatteringen och är mycket robustt till denframkallade backscatteringen med inelastic genomsnittliga fria banor på beställa av mikrometern [9] i ett styre vilken fördjupa upp till bias spänningar på beställa av de optiska phononenergierna (approximera. meV 200) när annan mekanism skriver in in i lek som leder till strömsaturation [10-12]. Applikationer för fallet av nanotubes spänner från transistorer [13] den takefördel av kickelektronrörligheterna (som skulle låter oss även tredubbla frekvensen av mikroprocessorer), till en lova framtid, som en energi som det effektiva utbytet för förkopprar i nanoscale, interconnects [14,15].

Med dessa kol-baserade material i åtanke, är vår vision att ac sätter in kunde användas för att uppnå kontrollerar av det elektriska svaret (strömmen och stojar) såväl som värmaskingrandet och utför användbart fungerar som kunde leda till en ny avel av kol-baserade apparater. På hjärtan av denna vision är faktumet att vara skyldig till deras förminskande dimensionality och ovanliga sammanhållning av elektronerna, dessa material erbjuder en utstående arena för att trimma samspelet mellan ett unikt elektroniskt strukturerar, de körande parametrarna och inelastic bearbetar framkallat av acen sätter in [16]. I efter, ska detta illustreras med några exempel från vår egna forskning.

Kontrollera av Conductancen och Stoja i Kol-Baserade Resonators

Genom att applicera en ac, utfärda utegångsförbud för till en kolnanotube, eller graphenenanoribbonapparaten, nya parametrar skriver in in i leken: den körande frekvensen och amplituden. Genom att trimma dessa parametrar, har vi visat att det är möjligheten som ska uppnås kontrollerar över strömmen och dess växlingar [17,18]. ”Ge mig det önskade svaret, och Jag ska berättar dig storleken av de körande parametrarna som var nödvändiga att erhålla den.”, Tillfoga en magnetisk statisk elektricitet sätta in blytak till även rikare särdrag [19].

Ett Ljust på Horisonten av Graphene? Trimma Laser-Framkallade MusikbandMellanrum

Trots listar det mäktigt av att lova utsikter, graphene har en Achilles häl: den har inte enGap, när den förar den inte kan vara avslagen. Detta hinders applikationer i elektroniska apparater för aktiv var kapaciteten att koppla den är 'På/av' avgörande. I en ny markerad artikel anmälde vi på de första atomistic simuleringarna av elektrisk ledning till och med enstorleksanpassad graphene tar prov upplyst vid en laser sätter in [20]. Våra simuleringar visar att en laser i detinfrarött kan öppna en observable musikband-Gap i detta materiella, öppnande därmed lova prospekterar för graphene-baserade optoelectronic apparater.

Uppnå en dc-Ström Utan Bias Spänning till och med Time-Anhörig Spänningar

En riktaström (dc) kräver vanligt applikationen av en bias spänning, med ingen bias spänning som between appliceras, något att säga som lämnas och elektroder för en rätt, inga strömflöden. Emellertid i system på nanoscalen kan en dc-ström frambringas även på nollsnedhet, tack vare som en sammanhängande quantum verkställer kallat pumpa för quantum [21,22]. Ursprungligen tänktes det att att pumpa för quantum som krävs åtminstone två Time-anhörig spänningar (liksom ac utfärda utegångsförbud för spänningar som appliceras till apparaten) bara nyare teoretiska [23] och experimentella [24] studier föreslår att det är sannerligen möjligheten som uppnår den med endast en ac sätter in, som väl, därmed att undvika röran som är tillhörande med extra utfärda utegångsförbud för. Dessutom och att ha ingen bias spänning som appliceras mellan elektroderna, pumpar en quantum, kunde ha mycket low att driva skingrande.

Upp till nu, pumpar quantumen gjordes mestadels av traditionella semiconducting material. Genom Att Använda skulle kol-baserade material komma med många gynnar: den högre frekvensfunktionen och möjligheten av att ha görar perfekt nästan kontakter som långtifrån lämnar oss i ett styre den av isolerade resonansar och fattig conductance som undersöks vanligt. I detta sätta in av mycket aktualitet [25,26], vårt bidragförsök att komma med dessa apparater närmare verklighet, både i (den non adiabatiska) kickfrekvensen [27] och lågt - (adiabatisk) frekvens [28,], styren. Dessutom intresserar dess inneboende, dessa apparater kunde ge en ledtråd på en olik sort av aktivapparater med aldrig tidigare skådat skingrande för låg energi.


[1] V.I. Fal'ko och 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 och Y. Meir, Phys. Rev. B 50, 5528 (1994).
[3] För en granska ser vi till S. Kohler, J. Lehmann och P. Hänggi, Phys. Tekniker. 406 379 (2005).
[4] R. Saito, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, LäkarundersökningRekvisita av Kol Nanotubes (den Imperialistiska Högskolan Press, London, 1998)
[5] A.K. Geim och K.S. Novoselov som Är Nat. Mattt. 6 183 (2007).
[6] J. - C. Charlier, X. Blase och S. Roche, Rev. Ändring. Phys. 79 677 (2007).
[7] A.A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, D. Teweldebrhan, F. Miao och Chun Ning Lau, Nano Lett. 8 902 (2008).
[8] C. Lee, X. Wei, J.W. Kysar, J. Hone, Vetenskap 321, 385 (2008).
[9] S. Roche, Jie Jiang, L.E.F. Foa Torres och R. Saito, J. Phys.: Condens. Materia 19, 183203 (2007).
[10] A. Javey o.a., Phys. Rev. Lett. 92 106804 (2004).
[11] L.E.F. Foa Torres och S. Roche, Phys. Rev. Lett. 97 076804 (2006).
[12] L.E.F. Foa Torres, R. Avriller och S. Roche, Phys. Rev. B 78, 035412 (2008).
[13] A. Bachtold, P. Hadley, T. Nakanishi och C. Dekker, Vetenskap 294, 1317 (2001).
[14] H. Testar Li, C. Xu och K. Banerjee, den IEEE Designen och av Datorer 27, 20 (2010).
[15] J.C. Coiffic, M. Fayolle, S. Maitrejean, L.E.F. Foa Torres och H. Le Poche, Appl. Phys. Lett. 91 252107 (2007).
[16] L.E.F. Foa Torres och G. Cuniberti, C.R. Fysik 10, 297 (2009).
[17] L. Märker E.F. Foa Torres och G. Cuniberti, Applicerad Fysik 94, 222103 (2009).
[18] C. Granskar G. Rocha, L.E.F. Foa Torres och G. Cuniberti, Läkarundersökning B 81, 115435 (2010).
[19] C.G. Rocha, M. Pacheco, L.E.F. Foa Torres, G. Cuniberti och A. Latgé, EPL 94, 47002 (2011).
[20] H.L. Calvo, H.M. Pastawski, S. Roche och L.E.F. Foa Torres, Appl. Phys. Lett. 98 232103 (2011).
[21] B.L. Altshuler och L.I. Glazman, Vetenskap 283, 1864 (1999); P.W. Brouwer, Phys. Rev. B 58, R10135 (1998).
[22] För en mycket trevlig inledning till dessa fenomen ser vi till: M. Büttiker och M. Moskalets, Lect. Noterar Phys. 690 33 (2006).
[23] L.E.F. Foa Torres, Phys. Rev. B 72, 245339 (2005).
[24] B. Kaestner o.a., Phys. Rev. B 77, 153301 (2008).
[25] R. Zhu och H. Chen, Appl. Phys. Lett. 95 122111 (2009).
[26] E. Prada, P. San Jose och H. Schomerus, Phys. Rev. B 80, 245414 (2009); P. San Jose, E. Prada, S. Kohler, H. Schomerus, arxiv: 1103,5597.
[27] L.E.F. Foa Torres, H.L. Calvo, C.G. Rocha, G. Cuniberti, att publiceras.
[28] L.H. Ingaramo och L.E.F. Foa Torres, att publiceras.

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

Last Update: 12. December 2013 12:20

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