美國研究人員通過(guò)將“動(dòng)量電感(kinetic inductance)”添加到常規磁感應電感中,使得片式電感更小。
這項工作將10-50GHz電感的尺寸減少了三分之一。
加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校的研究小組認為,動(dòng)電感(Kinetic inductance)是由于電荷載流子抵抗與電場(chǎng)變化相關(guān)的電流方向變化的物理量子所引起的。
所產(chǎn)生的任何動(dòng)能電感都與電感器的傳統磁電感串聯(lián)。
然而,幾乎普遍用于電感器的金屬僅表現出可忽略的動(dòng)態(tài)電感(kinetic inductance)。
該項目負責人Kaustav Banerjee教授說(shuō):“動(dòng)力學(xué)電感理論早就在凝聚態(tài)物理學(xué)中被人們所知,但從未有人將它用于電感器,因為在傳統金屬導體中,動(dòng)力學(xué)電感可忽略不計。
因此,該團隊創(chuàng )建了一個(gè)具有顯著(zhù)內置的動(dòng)能電感的材料:在層間使用溴原子的多層石墨烯 - “插入溴原子”。
“單層石墨烯呈現出線(xiàn)性電子能帶結構和相應大的動(dòng)量弛豫時(shí)間[MRT]- 幾皮秒,”該大學(xué)表示。 “這與傳統金屬導體如銅線(xiàn)相比較高,范圍從1-10fs。但單層石墨烯在電感上的應用阻力太大?!?/span>
多層石墨烯通過(guò)提供較低的電阻提供了部分解決方案,但由于層間耦合,因此MRT(momentum relaxation time,量子釋放時(shí)間)不夠好。
根據大學(xué)的說(shuō)法,在石墨烯層之間化學(xué)插入溴原子足以將它們分離,從而通過(guò)延長(cháng)MRT來(lái)增加動(dòng)力學(xué)感應,從而能進(jìn)一步降低阻力。
然后將其制成螺旋電感器。
科學(xué)家Junkai Jiang說(shuō):“通過(guò)提高嵌入過(guò)程的效率,我們有很大的空間可以進(jìn)一步提高電感密度。
這項工作發(fā)表在Nature Electronics的'用于下一代射頻電子學(xué)的片式嵌入式石墨烯電感器'上
UCSB的納米電子學(xué)研究實(shí)驗室與日本的芝浦理工學(xué)院和中國的上海交通大學(xué)合作。