石墨烯的新技术:可调晶格振动

  没有电子和光子学,就不会有计算机,智能手机,传感器或信息和通信技术。在未来几年中,声子学的新领域可能会进一步扩展这些选择。该领域与理解和控制固体中的晶格振动(声子)有关。然而,为了实现声子装置,必须像在电子或光子的情况下通常实现的那样精确地控制晶格振动。

石墨烯的新技术:可调晶格振动

  声子晶体

  这种设备的关键组成部分是声子晶体,这是一种人工制造的结构,其中诸如刚度,质量或机械应力之类的属性会定期变化。声子器件被用作声波导,声子透镜和防振罩,并且将来可能会实现机械量子位。但是,直到现在,这些系统仍以固定的振动频率运行。不可能以受控方式更改其振动模式。

  石墨烯中的周期性孔型

  现在,柏林自由大学和HZB的团队首次展示了这种控制。他们使用了石墨烯(一种碳的形式),其中碳原子二维互连以形成扁平的蜂窝结构。使用聚焦的氦离子束,研究小组能够在石墨烯上切割出周期性的孔洞图案。CoreLab CCMS(相关显微镜和光谱学)提供了此方法。柏林费迪南德·布劳恩研究所的组长兼HZB的客座科学家KatjaHöflich博士解释说:“我们必须对工艺进行大量优化,以在石墨烯表面切出规则的孔而又不碰到相邻的孔。”

  带隙和可调性

  该研究的第一作者扬·基希霍夫(Jan N. Kirchhof)现在发表在《纳米快报》上,计算了该声子晶体的振动特性。他的仿真表明,在一定的频率范围内,不允许有振动模式。与固体中的电子带结构类似,该区域是机械带隙。该带隙可用于定位各个模式,以使其免受环境影响。这里的特殊之处在于:“仿真表明,通过施加由栅极电压引起的机械压力,我们可以快速而有选择地将声子系统从50兆赫兹调谐到217兆赫兹。” 扬·基希霍夫(Jan Kirchhof)说。

  未来的应用

  FU负责人Kirill Bolotin教授解释说:“我们希望我们的结果将进一步推动声子学领域。我们希望发现一些基本的物理原理,并开发可能导致例如超灵敏光电传感器甚至量子技术应用的技术。团体。HZB的新声子晶体的首次实验已经在他的小组中进行。

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