Trīsceļu tranzistori

Avots: Trīsrežīmu viena tranzistora grafēna pastiprinātājs un tā pielietojumi
Kartik Mohanram et al.
ACS Nano 4: 5532-5538

Trīskāršs laiks: Šis viena tranzistora pastiprinātājs, grafēna sloksne, ko šķērso metāla elektrodi, ar vienu tranzistoru veic to, ko tagad prasa daudzi.

Rezultāti: Pētnieki izveidoja vienpakāpes grafēna tranzistora pastiprinātāju un pierādīja, ka tas var veikt trīs funkcijas vienā: tas var vadīt pozitīvu lādiņu, negatīvu lādiņu vai abas vienlaicīgi. Ierīce var kodēt datu straumi, mainot signāla frekvenci vai fāzi — šis uzdevums parasti prasa vairākus tranzistorus ķēdē.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2011. gada janvāra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Kāpēc tas ir svarīgi: Iepriekšējie pētījumi par grafēnu galvenokārt ir vērsti uz to, cik ātri tas veic elektrisko lādiņu; grafēna tranzistori ir 10 vai vairāk reizes ātrāki nekā silīcija tranzistori. Jaunais darbs parāda, ka tiem ir arī citas priekšrocības. Tā kā viens grafēna tranzistors var veikt vairāku silīcija tranzistoru darbu, grafēnu varētu integrēt kompaktākās mikroshēmās bezvadu telekomunikāciju ierīcēm, piemēram, RFID tagos un Bluetooth austiņās.

Metodes: Raisa universitātes pētnieki izvirzīja hipotēzi, ka grafēna tranzistoru ar trim elektriskajiem spailēm, struktūrām, kas kontrolē un vada strāvas plūsmu, var darbināt tā, lai tranzistors pārslēgtos starp stāvokļiem, kuros tas vada pozitīvu lādiņu, negatīvu lādiņu un abus. Izmantojot standarta paņēmienus grafēna ķēžu izgatavošanai, Kalifornijas universitātes Riversaidas pētnieki izgatavoja ķēdes, pievienojot metāla elektrodus un mikroshēmas nesaistītu rezistoru nelielam viena slāņa grafēna gabalam. Pārbaudes parādīja, ka iegūtais vienpakāpes pastiprinātājs darbojās kā paredzēts, pārslēdzot stāvokļus, kad tika pielietoti dažādi spriegumi. Ierīce varētu darboties arī kā pastiprinātājs parastajās datu pārsūtīšanas metodēs, izmantojot atsauces signāla digitālo modulāciju.

Nākamie soļi: Pētnieki tagad mēģina integrēt vairākus grafēna tranzistorus ķēdē sarežģītākiem lietojumiem.

Vairāk jaudas uz vienu fotonu

Pētnieki demonstrē veidu, kā vairāk gaismas enerģijas pārvērst elektrībā

Avots: Vairāku eksitonu kolekcija sensibilizētā fotoelektriskajā sistēmā
Brūss Pārkinsons et al.
Science 330: 63-66

Rezultāti: Pētnieki izveidoja saules bateriju, kas spēj savākt vairākus elektronus katram absorbētajam augstas enerģijas fotonam, un viņiem izdevās tieši izmērīt elektronu izvadi.

Kāpēc tas ir svarīgi: Lai gan pētnieki ir nepārtraukti palielinājuši elektroenerģijas daudzumu, ko var saražot saules baterijas, tie saskaras ar fundamentāliem ierobežojumiem, ko nosaka fizika, pārvēršot fotonus par elektroniem pusvadītāju materiālos. Parastās saules baterijas efektīvi pārveido tikai vienu gaismas viļņa garumu; vai nu tie nespēj absorbēt citus gaismas viļņu garumus, vai arī tie izmet papildu enerģiju kā siltumu. Pētnieki ir parādījuši, ka ir iespējams uztvert daļu no šīs papildu enerģijas, pārnesot enerģiju katrā augstas enerģijas fotonā uz vairāk nekā vienu elektronu. Šo pieeju varētu izmantot, lai ražotu īpaši efektīvas, taču lētas saules baterijas.

Metodes: Lai gan citi pētnieki bija apstiprinājuši, ka fotona enerģiju var pārnest uz vairāk nekā vienu elektronu, neviens nebija tieši izmērījis šo parādību saules baterijā, jo papildu elektroni ir pārāk īsi. Tomēr šajā gadījumā pētnieki kā aktīvo saules šūnu materiālu izmantoja pusvadītājus nanokristālus, ko sauc par kvantu punktiem, mainot to virsmas ķīmiju, lai izveidotu spēcīgu saikni starp tiem un pusvadītāju oksīda kristāla substrātu. Saite ļāva elektroniem ātri pārvietoties no kvantu punktiem pusvadītājā, kur tos mēra kā strāvu.

Nākamie soļi: Aktīvais materiāls kvantu punktu testa šūnās ir tik plāns, ka gandrīz visa gaisma caur to iziet neuzsūkta. Pētnieki ierosina atrisināt šo problēmu, pievienojot plānu slāni ārkārtīgi porainam materiālam ar lielu virsmas laukumu. Pētnieki strādā arī ar dažāda veida kvantu punktiem, kuriem ir potenciāls absorbēt un pārveidot vairāk gaismas.

paslēpties