石墨烯的應(yīng)用范圍很廣，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，應(yīng)用石墨烯的研究也逐漸嶄露頭角。

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸

　　如果你比較關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的所有設(shè)備都需要上傳數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備主要是使用硅材料制作的，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度已經(jīng)逐漸達(dá)到了瓶頸，尤其是當(dāng)它涉及到了頻段傳輸數(shù)據(jù)。

　　雖然大部分設(shè)備都是用MEMS和MOS標(biāo)準(zhǔn)，但是它實(shí)現(xiàn)的頻率范圍一直在較低的水平，這就注定了傳輸?shù)乃俾什粫?huì)更高。

　　近日，在瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)的研究人員宣布，他們發(fā)現(xiàn)了一種新的應(yīng)用石墨烯的技術(shù)，可以幫助物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備達(dá)到前所未有的傳輸速率。

　　他們將研究結(jié)果發(fā)表到了《納米快報(bào)》上，其裝置用來(lái)替代可調(diào)諧電容器，主要能通過(guò)不同頻率的調(diào)諧信號(hào)，這樣就可以在很寬的頻帶范圍內(nèi)操作，更主要的是可以通過(guò)2.1GHz以上的高頻。

　　整個(gè)元件基于夾層結(jié)構(gòu)，利用其中的量子阱中的二維電子云表現(xiàn)非常像量子電容的特點(diǎn)，可以讓其在很低的電壓下，調(diào)諧多個(gè)頻率。

　　“其實(shí)主要由電壓來(lái)控制的，我們可以'調(diào)節(jié)'電壓來(lái)控制頻率。就像使用傳統(tǒng)的收音機(jī)一樣，我們調(diào)節(jié)不同的頻率，就能收聽(tīng)不同的臺(tái)?！敝饕芯空呖死つ柖嗤哒f(shuō)。

　　光電傳感器

　　石墨烯對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的改變，遠(yuǎn)不止傳輸速度。它在數(shù)字邏輯電路中有一個(gè)巨大的劣勢(shì)，就是其缺少固有的間隙。這會(huì)讓石墨烯細(xì)說(shuō)所有可見(jiàn)、紅外和太赫茲各種頻率的光。這個(gè)特點(diǎn)，讓光電領(lǐng)域的研究者對(duì)石墨烯的研究大大減少。

　　但是現(xiàn)在，有一個(gè)由歐洲委員會(huì)資助的十年十億石墨烯旗艦項(xiàng)目。其中的一批研究者已經(jīng)成功的把石墨烯做到了硅芯片上，使之成為高響應(yīng)的肖特基勢(shì)壘光電探測(cè)器。

　　這樣的光電探測(cè)器是由金屬和半導(dǎo)體之間的結(jié)形成的。由于光電探測(cè)器是光電過(guò)程的一個(gè)關(guān)鍵部分，這項(xiàng)研究成果可以減少處理和轉(zhuǎn)移信息的消耗，是物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用的另一個(gè)關(guān)鍵成果。

　　這篇研究也發(fā)表在《納米快報(bào)》上，這個(gè)以石墨烯為基礎(chǔ)的光電探測(cè)器，在二極管發(fā)射1.55微米波長(zhǎng)的光照射的時(shí)候，可以輸出0.37安培的電流。這種超高的光電轉(zhuǎn)換效率目前只有硅鍺光電探測(cè)器能夠達(dá)到。

　　普通的硅基探測(cè)器可以用于檢測(cè)可見(jiàn)光，但是當(dāng)遇到近紅外光的時(shí)候，就探測(cè)不到了。因?yàn)榧t外線光子的波長(zhǎng)不夠彌補(bǔ)硅的間隙。由于這個(gè)原因，光電探測(cè)器被改進(jìn)成了硅與鍺的組合。但是由于工藝復(fù)雜，制備過(guò)程也比較困難。如果采用石墨烯-硅組合制作新型的光電探測(cè)器，成本會(huì)大幅降低。

　　“目前石墨烯可以讓光電傳感器更便宜，更簡(jiǎn)單，工作的波長(zhǎng)范圍更廣。這些特點(diǎn)對(duì)比傳統(tǒng)光電傳感器都是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的。”劍橋大學(xué)石墨烯中心的安德烈·法拉利教授說(shuō)。

　　對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的光通信來(lái)說(shuō)，石墨烯光電傳感器是第一步，在未來(lái)兩年，主要目標(biāo)是將傳感器集成，然后讓這個(gè)傳感器做到真正的能在現(xiàn)實(shí)中使用。這樣，兩年之后，研究的分支將會(huì)擴(kuò)展到光電調(diào)制和光電探測(cè)器方面。

　　法拉利補(bǔ)充道：“我們已經(jīng)證實(shí)了傳感器的潛力，但我們需要制作一個(gè)關(guān)于石墨烯探測(cè)器的完整的系統(tǒng)，這樣，低能耗、高效率的光通信傳感器就能在真正的解決實(shí)際問(wèn)題了?！?br/>
　　集成電路

　　以上這些石墨烯的技術(shù)。如果說(shuō)改變并不算驚人的話，那下面這個(gè)研究可能會(huì)改寫(xiě)所有集成電路的未來(lái)。

　　科學(xué)家首次使用石墨烯和輝鉬礦制作和原子層厚度的電路，這樣的電路使用化學(xué)反應(yīng)就可以大量制得。相比以前使用二維材料制作電路是用的精準(zhǔn)組裝的方法，現(xiàn)在直接化學(xué)反應(yīng)生成的辦法就方便多了。

　　研究者們希望這種原子層厚度材料遵守摩爾定律，在硅材料無(wú)法進(jìn)步時(shí)，作為硅的替代品成為新一代半導(dǎo)體。“納米技術(shù)一個(gè)最大的驅(qū)動(dòng)力就是尋找硅材料的替代品，來(lái)滿足摩爾定律?！奔又荽髮W(xué)伯克利分校的材料科學(xué)家張翔（音譯）說(shuō)。

　　現(xiàn)在的研究主要放在新一代的電子材料上，其典型代表是石墨烯和輝鉬礦。石墨烯是一種非常優(yōu)良的導(dǎo)體，非常適合用來(lái)布線和互聯(lián)。同樣因?yàn)槭┤鄙匐娮娱g隙，這就意味著不能把石墨烯用在晶體管中，而輝鉬礦/二硫化鉬與石墨烯正好相反，他們有電子間隙。

　　目前來(lái)看，組裝導(dǎo)電材料和精密半導(dǎo)體很難，制造原子層厚度的電路也是一件更難的事。但是現(xiàn)在科學(xué)家使用石墨烯和輝鉬半導(dǎo)體制作出了晶體管和電路。

　　早前的研究重點(diǎn)主要放在如何將不同的材料組裝成超薄的電子器件，而現(xiàn)在，科學(xué)家們嘗試改用化學(xué)的辦法大規(guī)模生長(zhǎng)電子器件。

　　研究者首先把石墨烯轉(zhuǎn)印到硅膠上，然后使用等離子刻蝕把通道圖形刻在上面，接著他們使用化學(xué)氣相沉積的辦法在圖形周?chē)L(zhǎng)輝鉬礦，直到生長(zhǎng)完全，這時(shí)輝鉬礦會(huì)在石墨烯上積累的厚度接近100到200納米。

　　這樣生產(chǎn)出來(lái)的晶體管，不但質(zhì)量與物理裝配方法得到的晶體管類(lèi)似，而且還具有較高的電子遷移率，科學(xué)家用這樣的方法還具體的做出了一些邏輯電路。如變頻器、非門(mén)。其中，變頻器的效果非常好，可以實(shí)現(xiàn)70的電壓增益。

　　“這些晶體管做成的變頻器和邏輯電路，證明了這種新方法是可行的?！边@個(gè)研究的另一位作者M(jìn)ervinZhao說(shuō)：“這次實(shí)驗(yàn)是對(duì)新電路的第一次試水，證明這種方法是可行的，而且這種辦法可以用來(lái)制作更復(fù)雜的電路，未來(lái)的電腦也可能完全使用這樣的二維材料制作?！?br/>
　　石墨烯會(huì)代替硅嗎？

　　前文的所有使用的石墨烯，都是只有原子層厚度的石墨烯。石墨烯對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的改變還處在試驗(yàn)階段，目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看來(lái)是非常有潛力的。

　　但是石墨烯會(huì)替代硅材料成為新一代的半導(dǎo)體的主體嗎？答案是否定的。

　　科學(xué)家阿德里安·約內(nèi)斯庫(kù)說(shuō)：“有一部分人說(shuō)，石墨烯在有一天會(huì)取代硅技術(shù)。但實(shí)際上，把石墨烯與硅結(jié)合才能組合出最優(yōu)異的電子元件?！?br/>
　　把石墨烯這種材料用在合適的位置，才會(huì)達(dá)到最好的結(jié)果。

　　生命充滿驚喜，石墨烯也是。