作為一種單層碳原子晶體，石墨烯有著優(yōu)良的物理性質和獨特的電子性質，但它的一個致命缺點是沒有帶隙，這讓它很難在電子設備中發(fā)揮作用。據美國物理學家組織網6月20日報道，來自阿根廷科爾多瓦國立大學、德國亞琛工業(yè)大學和西班牙巴塞羅那大學的一個聯(lián)合研究小組提出一種新設想：利用中紅外激光照射石墨烯，制造出人工動態(tài)帶隙。該研究有望為石墨烯材料進軍電子領域打開大門。論文發(fā)表在《應用物理快報》網站上。
石墨烯是一種零帶隙半導體，其性質表現就如同沒有帶隙，這意味著石墨烯無法作為控制電流的“開關”。而打開或關閉電流形成了計算機中1和0的編碼信息，這種“開關”功能對轉換器、晶體管等電子設備來說至關重要。“正是因為沒有帶隙，阻礙了石墨烯這種神奇材料的廣泛應用。”阿根廷科爾多瓦國立大學物理學家路易斯·福·托里斯說。
研究人員在論文中詳細分析了這一問題，解釋了激光場和石墨烯中電子相互作用的方式。根據他們的預測，用中紅外激光照射石墨烯材料，能在它的電子結構中產生可觀察到的帶隙。進一步，還可以通過控制激光的極性對帶隙進行調節(jié)。
福·托里斯解釋說，關鍵是怎樣通過石墨烯和激光場的相互作用，讓極化的光在石墨烯上“打開”帶隙。例如，讓電子從左到右進入被激光場照亮的區(qū)域，就會和激光相互作用，吸收或發(fā)射光子。這種相互作用導致了電子被反射或發(fā)生反向散射，如同撞到一堵“墻”上，這堵“墻”就是帶隙。它與通常的帶隙不同，是一種由激光產生的動態(tài)帶隙。
該研究在基礎研究和技術應用方面都具有重要意義。福·托里斯說：“石墨烯的特殊電子結構與激光相互作用，有助于誘導產生某些奇異態(tài)物質，如拓撲絕緣體（一種內部絕緣但表面導電性能良好的材料）。而從應用角度看，這種技術能帶來更多的光電設備新品種，將光轉換為電信號。”
研究人員表示，他們已經完成了精細的參數調整，如激光頻率、放大等，下一步就是通過實驗來證明該理論。
(摘自科技日報)
