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石墨烯:从奇迹材料到应用于移动通信的蜕变

发布时间:2019-10-12 21:53:51 编辑:笔名

Fraunhofer IAF 用于沉积石墨烯的CVD反应器。(来源:Fraunhofer IAF)

GSM、UMTS、LTE、WiFi、蓝牙等无线标准如今已是移动通讯不可或缺的一部分。对于这些无线标准,没有频率滤波器,信号过程将只是空中楼阁,而微声压电谐振器则在市场上占主导地位。理论研究表明,用于振荡的激励电极越轻,这些谐振器振荡特性会更好,而目前最理想的电极是导电石墨烯。

“如今广泛使用的金属电极,通过其质量使谐振器发生阻尼振荡,因此会减少使信号分离的带通滤波器的精度。然而,金属不可能无限小,以使其质量无限轻。而石墨烯不一样,即便是只有原子层厚的石墨烯电极,依然能导电。” Fraunhofer IAF石墨烯研究带头人 René Hoffmann博士解释道。

采用如此薄的石墨烯电极时,机械性能几乎可以接近理论值。如果压电谐振器的振荡特性能够提高,且高耦合系数得以实现,则信号分离精度和过滤器的能量效率将有望提高。目前所面临的挑战是将目前使用的移动通信组件与石墨烯电极的连接。

石墨烯沉积技术

作为欧盟“石墨烯旗舰项目”的成员之一,Fraunhofer IAF致力于开发一种使石墨烯沉积和转移到氮化铝的技术。在工业规模上制备原子层厚的石墨烯材料是非常困难的事。由于石墨烯这种材料的生产过程太过复杂,使得石墨烯的应用并不成功。因此,制造业和加工技术的发展,是充分发挥石墨烯卓越特性的基础。

实现石墨烯在基板上沉积的一种方法是化学气相沉积法。例如,将铜表面加热至接近1000℃,直到包含碳的气体在高温表面发生断裂并重组成石墨烯。这种方法有望在未来实现工业应用,可将石墨烯沉积在铝氮基带通滤波器上。

新材料在线编译整理 —— 翻译:杨超

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