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新式超薄薄膜材料可望實現下一代石墨烯
電子工程專輯 [2014.08.12]
 
由美國加州大學河濱分校(UC-Riverside)的三名工程師以及其他研究人員們組成的團隊最近獲得了美國國家科學基金會(NSF)一筆170萬美元的經費贊助,將致力於研究、分析以及合成一款新型態的超薄薄膜材料,以期改善個人電子產品、光電元件以及能量轉換系統的性能。

該團隊是由加州大學(UC)電子與電腦工程系主任兼UC Riverside材料科學與工程系創系主任Alexander Balandin為主導。其他成員還包括UC Riverside教授Roger Lake、研究教授Alexander Khitun,以及喬治亞大學(UGA)助理教授Tina Salguero。

這項研究計劃的目標在於開發出一種稱為「凡德瓦」(van der Waals)的新型態材料,以及以這種材料建構的異質結構。這種超薄的材料可以僅僅由一個原子平面組成──這就是所謂的「二維」材料。該計劃將深入探索在這些材料與異質結構上的新式電子、光學以及熱現象。

該研究預計將產生新的材料合成技術,使超薄的薄膜材料可實現電子開關、光檢測器、低功耗資訊處理以及直接的能量轉換等實際應用。以這種 van der Waals 超薄薄膜材料所實現的新穎裝置,具有著高速與低功耗的潛力。

研究人員將採用這種具有2D通道的原型元件
研究人員將採用這種具有2D通道的原型元件
(來源:UC Riverside)
研究人員對於 2D 材料的興趣,主要是受到有關「石墨烯」這種終極材料研究成功的激勵。石墨烯是一種碳原子的單原子層,針對石墨烯的種種研究活動啟發研究人員更進一步觀察其他有趣的新型態實體現象,以及提出更多有關石墨烯的實際應用,包括提高智慧型手機到網球拍供電等各種應用性能。

基本上,石墨烯的導電和熱傳導方式不同於一般的三維材料。以Balandin為主導的UC Riverside研究團隊們發現石墨烯具有超高的熱導率。這種 2D 材料的超高熱傳導性能目前已在熱管理方面找到了實際應用方式。

美國國家科學基金會資助團隊中的每個研究人員將分別探索 van der Waals 材料的不同研究與應用。

Balandin將進行材料表徵、製造以及奈米元件的實驗測試,Lake將為這種新材料與元件的特性進行第一主要理論的分析與電腦模擬。Khitun負責設計基於 2D 材料與原子異質結構的電路與系統。Salguero則將以化學途徑合成新材料。

編譯:Susan Hong (參考原文:New class of ultra-thin film materials — the next graphene,by Jean-Pierre Joosting)