新型物理材料在電子電路中的運用研究

覃孔悅

（湖北第二師范學(xué)院 湖北 武漢 430205）

1 引言

傳統(tǒng)模式中的物理電路在如今高科技不斷發(fā)展的今天已經(jīng)無法適應(yīng)人們對信息傳輸和接收的需求。而目前的新型電路不僅功能強大，還能夠適用于各個領(lǐng)域之中，人們的生活已經(jīng)離不開這種新型電路[1]。除了人們?nèi)粘５纳詈凸ぷ髦?，我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步也離不開電路和各種網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)作用，目前，電子電路的優(yōu)良特性已經(jīng)是其他傳統(tǒng)形式的電路無法比擬的了。因此，下文將結(jié)合電子電路的優(yōu)良特性和其中各類新型物理材料的使用情況進行分析。

2 電子電路的應(yīng)用優(yōu)勢

電子電路囊括了轉(zhuǎn)換信號、存儲和讀取信息等重要功能，這些功能在如今的信息化時代中具有十分重要的作用。人們結(jié)合反饋出來的信息，能夠迅速預(yù)估出一些風(fēng)險問題并及時做出應(yīng)對，防止一些細小的故障對整體造成影響。除此之外，為了使數(shù)據(jù)能夠被很好地儲存起來，可以將一些不穩(wěn)定的信號進行轉(zhuǎn)換，變?yōu)榉€(wěn)定的信號。這種功能能夠讓人們在使用電子產(chǎn)品設(shè)備的時候獲得更多的穩(wěn)定性能，效率更高。利用電子電路進行供電還存在穩(wěn)定安全的特點，一般情況下，電子電路為防止電流不共用或者過大，會通過變阻器來實現(xiàn)電流的自動化調(diào)控[2]。在電流比較大的情況下，增加電阻器來將其減少，在電流不足的情況下，則減少變阻器來將其增強。這樣一來，電子設(shè)備將會在供電穩(wěn)定的流量下保持正常運行的狀態(tài)。

3 碳納米管在電子電路中的運用

3.1 碳納米管作為存儲器在電子電路中的應(yīng)用

為了能夠更好地控制數(shù)據(jù)，電子電路中采用了碳納米管制造的集成芯片儲存器，儲存器中的信息即使在電腦電源被突然切斷的條件下也不會丟失。與功能相似的閃存相比，不僅耗能小，而且切換的效率也比較高，同時在計算機中不占據(jù)很大的體積。碳納米存儲器與傳統(tǒng)的存儲器相比，生產(chǎn)步驟比較簡單，而且在保障使用性能的條件下，不會產(chǎn)生過多的成本。

3.2 碳納米管作為新型導(dǎo)線在電子電路中的應(yīng)用

碳納米管不僅能夠?qū)崿F(xiàn)迅速的導(dǎo)電，同時對于外界的無線電波和高溫干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)很好的屏蔽性。除此之外，它還有熱膨脹系數(shù)小和抵御熱變性能的優(yōu)點，如果在碳納米管內(nèi)填充金屬和氧化物，能夠制作出新型導(dǎo)線。如今最細的納米導(dǎo)線就是利用這個材料進行澆灌，再將碳層腐蝕除去而成。使用有關(guān)技術(shù)制備的新型材料導(dǎo)線和碳納米管可以取代原有導(dǎo)線，除了在硅芯片上使用之外，還可以在更為復(fù)雜和精準(zhǔn)的電路中使用[3]。常規(guī)的電路可以結(jié)合導(dǎo)線的更新變得更加穩(wěn)定和順暢，同時還具有電壓波和熱損耗小的優(yōu)點。

3.3 碳納米管作為單電子晶體管在電子電路中的應(yīng)用

質(zhì)量比較高的碳納米管可以結(jié)合可控的方式變成更穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓操作和高電電流所具備的穩(wěn)定特性，還能夠?qū)崿F(xiàn)電子場發(fā)射，在與其他部件結(jié)合之后，能夠體現(xiàn)出比較強的邏輯功能。在未來的高質(zhì)量微電子技術(shù)中，單電子晶體管中可以利用這種方式取代傳統(tǒng)微電子元件，電路能夠通過這種形式實現(xiàn)隨機存儲，同時還能夠保障整體工作狀態(tài)的穩(wěn)定，對于碳納米管裝置的研究和發(fā)展有重要意義。

4 石墨烯在電子電路中的運用

4.1 石墨烯有機場效應(yīng)在晶體管中的應(yīng)用

金和鋁的優(yōu)良特性均能夠在石墨烯材料中體現(xiàn)出來，和鋁材料相比，石墨烯擁有更加穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)且載流子遷移率比較高，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能都比較良好，同時制作過程中不會產(chǎn)生大量成本[4]。石墨烯在與周圍材料接觸的過程中，不會產(chǎn)生阻礙作用較強電阻，透光性良好，也可以靈活地制成各種形狀。目前制作石墨烯的方式已經(jīng)比較成熟，它也在機場效應(yīng)晶體管中得到廣泛應(yīng)用。

4.2 石墨烯在雙層電容器中的應(yīng)用

從柔韌性、機械性和導(dǎo)電性等幾個方面進行分析，均能夠看出石墨烯這種材料的優(yōu)良特性，在電子電路中利用這種材料制作雙層的電容器能夠完整地保護信息，并且損耗的能量比較小，不需要過多的時間對其進行充電，是目前比較良好的雙層電容電極材料。

4.3 石墨烯在高速電子器件中的應(yīng)用

石墨烯作為一種新開發(fā)出來的電子器件，在電子遷移速率和載流子密度等方面都能夠滿足人們對于電子器件的具體要求，與硅基半導(dǎo)體相比，具有比較強的競爭優(yōu)勢，同時在電子和通訊等各個領(lǐng)域均能夠應(yīng)用[5]。通過石墨烯材料制成射頻FET，能夠解決傳統(tǒng)射頻在運行速度和體積上存在的缺陷，主電路開關(guān)在此基礎(chǔ)上能夠顯示出更強的時效性，響應(yīng)的速率也更快，對于高速電子器件的后續(xù)開發(fā)也是十分有利的。

5 結(jié)語

如今，人們在傳輸信息的過程中主要依靠網(wǎng)絡(luò)和電路，然而，傳統(tǒng)電路很難滿足人們的需求，電子電路憑借著強大的功能性將傳統(tǒng)電路取代。為了能夠使電子電路在未來的發(fā)展過程中朝著多元化和智能化的方向發(fā)展，同時滿足人們對信息在儲存和傳輸方面的要求，可以在其中加入新型物理材料和當(dāng)今先進的科學(xué)技術(shù)。最后，希望電子電路能夠給人們的工作和生活帶來更多的便捷。