详解忆阻器石墨烯：未来的电子器件

2014-07-30 11:29

　　2，忆阻器在中国

　　国内学术界在正式场合引介忆阻器大约在2010年。在该年的中国电子学会第16届电子元件学术年会上，清华大学材料系教授周济介绍了忆阻器。

　　目前国内研究仍处于“自由探索”阶段，不仅力量分散，而且主要集中于理论层面和计算机仿真。受研究条件所限，真正物理实现尚不多见。据了解，华中科技大学历经四年研究，已经能够制备出纳米级性能稳定的忆阻器原型器件。近期，由该校牵头，联合清华、北大、国防科大、中科院微电子所等单位已在联合申报一个“973”计划项目，一旦获批，将拉开我国忆阻器研发“协同作战”的序幕。

　　二、石墨烯(Graphene)

　　1，原理和现状

　　说石墨烯是电子器件还不如说是电子材料更为确切。

　　石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地在实验室从石墨中分离出石墨烯而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”共同获得2010年诺贝尔物理学奖。并且石墨烯在自然界也有产出，2014年在中国由一颗碳质球粒陨石中，发现了碳晶体纳米石墨烯。中国发现的这颗碳原子“石墨烯”使人们得以看见石墨烯的成长基理，意义重大。

　　人们发现，石墨烯具有非比寻常的优良特性。它是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，比世界上最好的钢铁还要高上100倍，根据石墨烯强度超大，超薄的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域，比如超薄超轻型飞机材料，超轻防弹衣等；它导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石；石墨烯具有非同寻常的导电性能、其电阻率极低，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料，耗能低；石墨烯具有极好的透光性，几乎是完全透明，它又是良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

　　在电子领域石墨烯有其更广阔的天地。

　　石墨烯是零带隙半导体，具备独特的载流子特性和优异的电学质量。石墨烯有可能会成为硅的替代品。由于它的电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、更小、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管，例如制造超微型晶体管。室温下石墨烯具有10倍于商用硅片的高载流子迁移率，并且受温度和掺杂效应的影响很小，较大的费米速度和低接触电阻则有助于进一步减小器件开关时间。超高频率的操作响应特性好是石墨烯基电子器件的显着优势。此外，石墨烯减小到纳米尺度同样保持很好的稳定性和电学性能，使探索单电子器件成为可能。