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石墨烯电容和石墨烯量子电容有什么区别?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-01-21 08:53:36

所有的石墨烯都是“量子的”。因此,两者之间的区别可能还不清楚。缺乏量子绰号可能意味着电容器在其构造中使用石墨烯,但不一定利用量子电容。

在我看来,这是个大问号。

量子电容通常在特定的上下文中具有,它具有比纯粹物理意义更强的分析意义,因为它对大多数人来说是没有用的,即使他们使用这样的系统,可以表现出量子电容的行为特征。

一般来说,“量子”这个绰号是用来表示电容器本身的层足够薄,使得电荷在应用偏压下通过结构的波函数,在整个结构中耦合,而不是像传统晶体管工作的那样作为单独的材料对。

石墨烯电容和石墨烯量子电容有什么区别

上面的材料对是这样的,被放置在常规材料(如砷化镓)之间。载流子可以隧道穿过势垒进入两个离散的能级(中间图中的蓝线),并将电荷存储在这两个势垒之间。这个电荷是非线性的与应用电压(它将增加到一个点增加电压,然后它将突然释放)。

这是一个我很熟悉的量子电容的例子,也是鲁毅在上面的研究中最初提出的。

石墨烯更特殊一些。

石墨烯电容和石墨烯量子电容有什么区别

大多数用于高频应用的半导体和金属都有一个直接的带隙,因为载波可以在真实空间中传输而不会损失太多的动量。石墨烯的奇特之处在于,它反对直接流动的电子(图中有很大的能量间隙),但却不介意接受散射电子(见上图中带边相交处,便于穿越)。

因此,使用石墨烯薄片的量子电容器将利用这一效应发挥其最大潜能。我认为其应用可能包括用于太赫兹产生的电压控制振荡器和光学元件的微调,例如轻柔地操纵激光光栅内的电场或半导体中的光放大器部分。

问题是,这伴随着大量的其他效应,使其与常规的“集总”电路电容的行为方式截然不同。

现在,石墨烯作为一种二维材料,具有不可忽视的固有“量子”力学特性。然而,现在有大量的“石墨烯”制造商使用石墨刨花(可能含有石墨烯,但也可能同样含有碳纳米管和其他低维同素异形碳)来制造电容器,并称之为“石墨烯电容器”。如果这样做,那就是虚伪的。

从本质上讲,石墨烯电容会粗暴地对待石墨烯的体积特性:给它足够的面积,那些小信号量子特性就不会那么有趣了。网络上有很多谬论,把石墨烯超级电容和“电池”混淆了,声称在未来,它们可以在几秒钟内给手机充电,这是大错特错的。
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