《電子技術(shù)應(yīng)用》
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石墨烯精測(cè)電阻 吊打量子霍爾效應(yīng)?

2017-05-28

  量子霍爾效應(yīng)的方式來(lái)校準(zhǔn)電氣設(shè)備,這種方式的優(yōu)點(diǎn)非常明顯,僅利用普朗克常量和電子電荷量就可以進(jìn)行,這種方式對(duì)設(shè)備沒(méi)有要求。所以這種方式也用來(lái)校準(zhǔn)SI標(biāo)準(zhǔn)單位——?dú)W姆。

  這個(gè)辦法早就出現(xiàn)了,但是其所需的條件非??量蹋盒枰钕冗M(jìn)的由砷化鎵和砷化鋁鎵制作的拍攝設(shè)備、需要接近絕對(duì)零度的溫度、需要10特斯拉的強(qiáng)大磁場(chǎng)。(醫(yī)院核磁共振的磁場(chǎng)大概在2特斯拉左右,吸上的輪椅拔不下來(lái))

  英國(guó)率先發(fā)表了一篇研究報(bào)道,揚(yáng)西奧多揚(yáng)森(Jan-Theodoor Janssen)和他同事在英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室建立了一臺(tái)使用石墨烯的測(cè)量系統(tǒng),該系統(tǒng)可以在較高的溫度和較低的磁場(chǎng)下工作。

  而幾天后,法國(guó)的研究人員也發(fā)表了研究成果。法國(guó)國(guó)家和計(jì)量測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布的消息稱(chēng),石墨烯確實(shí)可以精確的測(cè)量電阻,其精確度足以媲美鎵制作的設(shè)備。他們團(tuán)隊(duì)在碳化硅晶片上生長(zhǎng)了100微米寬,420微米長(zhǎng)的「霍爾棒」,這個(gè)納米棒包含有電流流入、流出和測(cè)量?jī)蓚?cè)電阻的金屬片。

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  相比以往的測(cè)量方法,新方法的測(cè)量的環(huán)境要求從10特斯拉的磁場(chǎng)降低到3特斯拉的磁場(chǎng)。而溫度比絕對(duì)零度搞了10攝氏度。

  法國(guó)的研究者說(shuō):「石墨烯器件的操作溫度更高,不需要使用液氦進(jìn)行制冷。這樣的有點(diǎn)足以使石墨烯成為下一代設(shè)備的首選,讓更多的機(jī)構(gòu)負(fù)擔(dān)得起這樣的設(shè)備,推廣起來(lái)也更加容易。」

  石墨烯還能帶來(lái)的一個(gè)改變就是簡(jiǎn)化安培,安培是7個(gè)基本SI單位之一,是非?;A(chǔ)的一個(gè)基本單位。在即將更新的SI測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)之中,安培的標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)被重新定義,新的標(biāo)準(zhǔn)和量子電氣標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合更緊密,更綜合。

  另外一個(gè)被重新定義的就是最最常見(jiàn)的千克,新的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不會(huì)是保存在倉(cāng)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)千克原器,而是使用瓦特平衡測(cè)量電磁力來(lái)定義千克。石墨烯在電阻上的影響,也會(huì)影響到今后標(biāo)準(zhǔn)千克的測(cè)定。

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  美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所的喬恩˙普拉特(Jon Pratt)說(shuō):「我們將會(huì)繼續(xù)開(kāi)發(fā)成本更低、更簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法。這個(gè)技術(shù)將會(huì)在之后的很長(zhǎng)一段時(shí)間存在并使用,石墨烯是推動(dòng)變革的源動(dòng)力,目前至少已經(jīng)改變了電阻的測(cè)量?!?/p>

  標(biāo)準(zhǔn)改變的最大影響者就是使用標(biāo)準(zhǔn)的所有人,有了絕對(duì)權(quán)威更容易復(fù)制的標(biāo)準(zhǔn),帶來(lái)的是更加公平的環(huán)境。


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