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石墨烯在高频领域的研究现状及生长趋势 --ALD又一应用

石墨烯在高频领域的研究现状及生长趋势 --ALD又一应用

分类：行业新闻
宣布时间：2016-03-08
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【提要形貌】2015年10月，习近平主席旅行了英国曼彻斯特大学的国家石墨烯研究所院，石墨烯引起了社会各界更多的关注。着实在石墨烯工业层面，这已经不是习近平主席第一次关注石墨烯，早在2014年底，习近平在南京考察江苏省工业手艺研究院时，曾拿起石墨烯气体阻隔膜，相识产品性能、市场应用、工业远景等。

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石墨烯在高频领域的研究现状及生长趋势 --ALD又一应用

【提要形貌】2015年10月，习近平主席旅行了英国曼彻斯特大学的国家石墨烯研究所院，石墨烯引起了社会各界更多的关注。着实在石墨烯工业层面，这已经不是习近平主席第一次关注石墨烯，早在2014年底，习近平在南京考察江苏省工业手艺研究院时，曾拿起石墨烯气体阻隔膜，相识产品性能、市场应用、工业远景等。

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宣布时间：2016-03-08
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　　2015年10月，习近平主席旅行了英国曼彻斯特大学的国家石墨烯研究所院，石墨烯引起了社会各界更多的关注。着实在石墨烯工业层面，这已经不是习近平主席第一次关注石墨烯，早在2014年底，习近平在南京考察江苏省工业手艺研究院时，曾拿起石墨烯气体阻隔膜，相识产品性能、市场应用、工业远景等。

　　自2004年石墨烯在实验室被正式制备以来，石墨烯已进入快速生耐久，其相关产品的应用普及将陪同着石墨烯生产能力的提高和质料手艺换代升级而逐步实现。现在，关于石墨烯的研究正在全天下睁开，未来，随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的工业化应用程序也将加速，基于已有的研究效果，最先实现商业化应用的领域很可能会是移动装备、航空航天和新能源电池领域。

　　现在，华为已宣布与曼彻斯特大学相助研究石墨烯的应用，研究怎样将石墨烯领域的突破性效果应用于消耗电子产品和移动通讯装备。微波射频网自开办以来一直在关注石墨烯在高频领域的研究希望，今天我们就来谈谈石墨烯在高频领域的应用远景及最新研究希望。

石墨烯的高频电子特征

　　石墨烯的发明者可能未曾预推测它的研发会有云云迅猛的突破。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·K·海姆（Andre.K.Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Kostya.Novoselov）通过简朴的“机械剥离法”，使用“胶带”从石墨外貌“撕”出单层的石墨--石墨烯。2010年诺贝尔物理学奖授予了这两位物理学家，以表扬他们对石墨烯的研究。

　　石墨烯具有完善的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由σ键毗连，团结方法为sp2杂化，这些σ键付与了石墨烯极其优异的力学性子和结构刚性。石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要凌驾钻石。在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速率高达光速的1/300，付与了石墨烯优异的导电性。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米质料，它险些是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁徙率凌驾15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的质料。

　　基于以上信息，石墨烯具有远比硅高的载流子迁徙率，是一种性能很是优异的半导体质料，有望成为下一代超高频率晶体管的基础质料而普遍应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。

几款高频质料电子特征比照图

　　石墨烯具有极高的载流子迁徙率，可用于制作高响应速率的射频器件。射频晶体管的主要参数之一是阻止频率，一样平常可通过缩小沟道长度来提高。现在实验上石墨烯场效应管的沟道长度最小已做到40nm，获得最大阻止频率为300GHz。电子在石墨烯中的运行速率能够抵达光速的 1/300，要比在其他介质中的运行速率高许多，并且只会爆发很少的热量。石墨烯的这些特征尤其适合于高频电路，使用石墨烯作为基质生产出的处置惩罚器能够抵达 1THz（即1000GHz）。

石墨烯是替换硅的理想质料

　　相关于通过前端设计提升微结构来提高芯片性能，通事后端设计来提升主频显然越发简朴粗暴。随着Intel等IC设计公司在IPC上已经相继遭遇紧瓶，提升主频已经是成为了提升CPU性能的不二之选。硅基质料集成电路主频越高，热量也随之提高，并最终撞上功耗墙。现在硅基芯片最高的频率是在液氮情形下实现的8.4G，一样平常使用的桌面芯片主频基本在3G到4G，条记本电脑为了控制CPU功耗，主频普遍控制在2G到3G之间。

　　但若是使用石墨烯质料，那么效果就可能差别了。由于相关于现在普遍使用的硅基质料，石墨烯的载流子迁徙率在室温下可达硅的10倍以上，在实验室情形下最高可达100倍，饱和速率是硅的5倍，电子运动速率抵达了光速的1/300。同时具有很是好的导热性能，芯片的主频可以抵达300G，并且有比硅基芯片更低的功耗。因此，接纳石墨烯质料的芯片具有极高的事情频率和极小的尺寸，并且石墨烯芯片制造可与硅工艺兼容，是硅的理想替换质料--在前端设计水平相当的情形下，使用石墨烯制造的芯片要比使用硅基质料的芯片性能强几十倍，随着手艺生长，进一步挖掘潜力，性能可能会是古板硅基芯片的上百倍！同时还拥有更低的功耗。

石墨烯在通讯领域的应用

　　通讯产品里有大宗芯片，基站装备的DSP，路由器、调制解调器、交流机、手机等产品都需要芯片，而性能更强的芯片也就意味着更强的数据处置惩罚能力，意味着更快的通讯速率。举例来说，现在主流的4G系统基站虽然已经接纳了认真基带处置惩罚的BBU+认真射频的RRU通过光纤拉远的架构，但由于机房站址资源日益稀缺和高本钱，将BBU集中设置以节约机房的需求越来越强烈，同时也要求对基带资源共享、集中调理等功效的实现。由于基带信号对带宽和各项处置惩罚资源的消耗很大，现有芯片和背板处置惩罚速率基础无法实现更大规模的基带资源集中调理和共享，同时在散热、功耗等方面也面临很大挑战。

　　若接纳石墨烯质料，不但芯片处置惩罚能力、数据交流速率能获得大幅提升，石墨烯优异的导热、导电和耐温特征也使得在散热、功耗方面的要求降低，进而实现处置惩罚能力抵达上万载频的集中式基带资源池。

　　石墨烯也可以作为天线的质料。美国佐治亚理工学院无线宽带网络实验室提出石墨烯无线天线构想，该构想中，由石墨烯制成的天线以1000GHz的频率正常事情，远超现在通例的天线。若是这个构想成为现实，那么就意味着更多高频段的频谱资源可以被开发出来用于未来的无线通讯系统，从而提供更大的系统带宽和吞吐速率。

石墨烯毫米波器件军事领域的应用

　　石墨烯由于其特有的高迁徙率、优异的噪声性能等，在低噪声放大应用中具有很大优势，能普遍的应用于W波段以及以上波段的毫米波单片集成电路（MMIC）和低噪声放大器等电路中，在毫米波、亚毫米波以致太赫兹器件等方面具有重大的应用远景。

半导体质料在微波毫米波器件的应用频段

　　基于石墨烯沟道的超高速、超低噪声、超低功耗的场效应晶体管及其集成电路，可望突破目今高频电子器件的高本钱、低区分率及高功耗的瓶颈，为开发新型高区分成像手艺、高性能雷达系统、高频宽带通讯手艺、超等盘算机手艺提供新的思绪息争决计划。

　　专家展望石墨烯的研究效果将对高端军用系统的立异生长爆发难以估量的攻击力，包括毫米波细密成像系统、毫米波超宽带通讯系统、雷达及电子战系统等。这些系统应用于军事装备，可以大大提高军队在3mm波段的电子对抗、通讯、雷达系统的水平，实现信息化和自动化的新的跨越。

外洋研究现状及生长趋势

　　自2004年英国曼彻斯特大学的两位物理学家首次制备出石墨烯以来，石墨烯受到全天下科学家的普遍关注，许多蓬勃国家都对石墨烯的研究投入了大宗的人力和财力。

　　美国

　　美国近年来对石墨烯的经费投入很是重大，大大推动了他们在该方面的科学希望。已经把石墨烯定位于最可能取代Si质料的下一代半导体质料，军方、企业界、大学都花了很大的人力、财力、物力举行石墨烯质料和器件的研究。DAPRA统筹妄想，从石墨烯质料制备、器件工艺、电路等偏向齐头并进，并已经制作出W波段的低噪声放大器。

　　美国国防部高级研究妄想署(DARPA)2008年7月宣布了碳电子射频应用项目(总资2 200万美元)，主要开发超高速和超低能量应用的石墨烯基射频电路，即用石墨烯制造电脑芯片和晶体管。该项目的最终目的(2012年9月结题之前)是完成石墨烯晶体管的高性能(＞10 000 cm2 Vs-1霍耳迁徙率)、W波段(＞90 GHz)低噪声放大器的实证研究，以及使200 mm晶圆的产量＞90%，使它们具有本钱效益。

　　美国国家科学基金会(NSF)2009年5月宣布了石墨烯基质料超电容应用项目，主要研究内容包括：(1)开发石墨烯基电子质料，提高明级电容器性能，使其具有较高的能量和功率密度；(2)表征石墨烯基电子质料的形态、结构和性能特征；(3)增强对石墨烯基超等电容器中电化学双层和决议其性能因素的基本熟悉；(4)视察离子液体作为石墨烯基超等电容器电解液的相容性；(5)开发新型超等电容器电池组装工艺和电池测试要领。项目研发经费为63.4万美元，研究周期为2009年7月1日至2012年7月30日，由得州大学奥斯汀分校详细认真研究和实验。

　　美国结构质料工业公司(SMI)2009年11月宣布，获得NSF的小型企业手艺转移项目(STTR)一期资助，用于开发以石墨烯为基质的高迅速度NOx探测器。其相助方为康奈尔大学、南卡罗来纳大学，划分提供石墨烯薄膜生长手艺和气体探测器表征手艺。

　　2008年3月：IBM沃森研究中心的科学家在天下上率先制成了基于SiC衬底的低噪声石墨烯晶体管。通俗的纳米器件随着尺寸的减小，被称做1/f的噪音会越来越显着，使器件信噪比恶化。这种征象就是“豪格规则(Hooge's law)”，石墨烯、碳纳米管以及硅质料都会爆发该征象。因此，怎样减小1/f噪声成为实现乃阶元件的要害问题之一。IBM通过重叠两层石墨烯，试制乐成了晶体管。由于两层石墨烯之间天生了强电子团结，从而控制了1/f噪音。IBM华裔研究职员林育明的该发明证实，两层石墨烯有望应用于种种各样的领域。

IBM接纳双层石墨烯结构降低器件噪声

　　2009年5月，美国HRL实验室称在高质量2英寸石墨烯薄膜及其射频场效应晶体管方面取得了突破，下图显示了器件的结构和电子输运特征。HRL资深科学家Jeong-Sun Moon体现，该器件拥有全球最高的场迁徙率，约6000cm2/Vs，是现阶段最先进硅基n-MOSFET的6-8倍。他们使用Aixtron的VP508 CVD反应装备，通过从6H-SiC晶体中升华硅的要领，乐成制成了石墨烯薄膜。之后使用标准的光刻胶工艺和氧反应离子刻蚀手艺制备了晶体管。

HRL实验室在2英寸石墨烯薄膜上的射频场效应晶体管

　　在2010年2月出书的《Science》杂志上，IBM的研究职员展示了一种由SiC单晶衬底上生长石墨烯质料制作而成的场效应晶体管（FET），其阻止频率可达100 GHz，这是运行速率最快的射频石墨烯晶体管。这一成绩是美国国防部高级研究妄想局(DARPA)“碳电子射频应用项目” (CERA)取得的重大希望，为研发下一代通讯装备铺平了蹊径。研究职员通过使用与现行的先进硅器件制造手艺相兼容的加工手艺制成了晶圆规模、外延生长的石墨烯，从而告竣了此高频纪录。

　　2010年6月，石墨烯FET突破上次纪录。来自IBM公司的Ph.Avouris，林育明等人运用SiC高温升华法，把2英寸4H-SiC Si面衬底在1450℃下高温退火，制得大部分由单层石墨烯笼罩的2英寸片。经氧等离子体刻蚀形成沟道区，热蒸起源漏金属电极，ALD要领制备栅电介质，最终制备出栅长为90nm，阻止频率fT抵达170GHz的FET器件。

　　2011年6月10日，IBM 的研究职员在《Science》上揭晓了晶圆级石墨烯集成电路的最新效果，将石墨烯场效应晶体管和电感单片集成在SiC衬底上，研制出最高可事情到10GHz的宽带混频器集成电路，如下图所示。

IBM最新研制的石墨烯混频器照片

　　2013年由Roman Sordan向导的来自米兰理工大学 (Politecnico di Milano) 和伊利诺伊大学Eric Pop 学院(Eric Pop of the University of Illinois) 的小组称他们制作出了第一个集成石墨烯振荡器，并可在1.28 GHz下运行。和古板的硅CMOS装置及早期的二维质料装置相比，这种振荡器对电源电压的波动越发不敏感。研究小组称，这种环形振荡器是实现全石墨烯微波电路蹊径上主要的一步。该研究效果揭晓在 ACS Nano上。

　　2014年美国佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的研究职员宣布了一项研究效果：用石墨烯制作的天线很是适于使用频率在0.1THz到10THz之间的电磁波，即“太赫兹波”的无线通讯。于是，制作用一样平常金属天线无法实现的约1μm长太赫兹无线�？榫陀辛耸迪值目赡�。

　　IBM于2014年头又取得了一项里程碑式的手艺突破，使用主流硅CMOS工艺制作了天下上首个多级石墨烯射频吸收器，并举行了文本信息收发测试，效果批注，它的性能比以往的石墨烯集成电路好1000倍，抵达了与硅手艺的现代无线通讯能力相媲美的水平。研究揭晓在2014年出书的《自然通讯》(Nature Communications)上。

　　欧洲

　　欧盟FP7框架妄想2008年1月宣布了石墨烯基纳米电子器件项目。该项目为FP7的团结研究项目，主要研究“逾越CMOS”(Beyond CMOS)领域的手艺，加入机构包括德国AMO有限公司、意大利大学纳米电子研究组(IUNET)、英国剑桥大学半导体物理组(UCAM DPHYS)、法国原子能机构(CEA)的LETI和法国STMicroelectronics SAS、爱尔兰科克大学(University College Cork)的Tyndall纳米研究所等组成。项目经费为239万欧元，研究周期为2008年1月1日至2010年12月31日。

　　欧洲研究理事会(ERC)资助了石墨烯物理性能和应用研究项目。项目研究经费为177.5万欧元，研究周期为3年，认真机构为英国曼彻斯特大学物理与天文学院。该项目有三个主要偏向：(1)重点研究石墨烯薄膜和奇异的一维性能；(2)模拟无质量相对论粒子的石墨烯电荷载体；(3)石墨烯晶体管的应用研究。欧洲科学基金会(ESF)2008年12月宣布了扩大石墨烯研究在科学和立异方面的影响力的基金申请项目，即欧洲石墨烯项目(EuroGRAPHENE)，共有19个国家的20个基金资助机构加入该项目的资助。欧洲石墨烯项目是一个4年期的研究妄想，需要欧洲规模内普遍而有深度的相助。该项目主要研究领域包括石墨烯物理性能、机械和电子-机械性能、化学修饰，以及寻找设计石墨烯电子特征的新要领和制备以石墨烯为基础的功效应用器件。

　　德国科学基金会(DFG)于2009年7月宣布开展石墨烯新兴前沿研究项目，项目时间跨度为6年。该项目的目的是提高对石墨烯性能的明确和操控，以建设新型的石墨烯基电子产品�；鹱手煊蛑饕ǎ菏┗缱幼氨傅闹票�；石墨烯电子、结构、机械、振动等性能表征与操控；石墨烯纳米结构制备和表征及性能操控；石墨烯与衬底质料、栅极质料相互作用的明确和控制；输运研究(如声子和电子传输、量子传输、弹道输运、自旋输运)、新型装置树模(如场效应器件、等离子器件、单电子晶体管)以及石墨烯的理论研究(如石墨烯电子和原子结构、电子声子运输、自旋、石墨烯机械和振动性能、纳米结构、器件模拟)等。

　　英国工程和自然科学研究委员会(EPSRC)资助了石墨烯基自旋器件模拟项目，项目承�；刮伎ㄋ固卮笱�，项目研究时间跨度为2010年1月1日至2012年12月31日，资助额度为4.9万英镑。EPSRC还资助了石墨烯基晶体管传输模拟项目，项目承�；挂参伎ㄋ固卮笱�，时间跨度为2007年10月23日至2010年8月22日，资助额度为19.8万英镑。2014年10月英国财务大臣奥斯本宣布英国将投资6000万英镑在曼彻斯特大学建设石墨烯工程立异中心（GEIC），打造新的尖端石墨烯研究设施，以开发和维持英国在石墨烯及有关2-D质料方面的天下领先职位。

　　2014年欧盟未来新兴手艺（FET）石墨烯旗舰妄想宣布了首份招标通告和科技蹊径图，先容了拟资助的研究课题和支持课题，以及凭证领域划分的事情使命，每项课题都涉及多项事情使命。凭证蹊径图，石墨烯旗舰妄想将分两阶段举行：初始热身阶段（2013年10月1日至2016年3月31日，共资助5400万欧元）和稳固阶段（2016年4月最先，预计每年资助5000万欧元）。主要研究课题包括：面向射频应用的无源组件、GRM与半导体器件的集成、高频电子学、柔性电子学、硅光子学的集成、光电子学。

　　部分研究希望

　　2009年：意大利的科研职员乐成地用石墨烯制造了首枚包括两个晶体管的集成电路，它拥有简朴的盘算能力，标制着碳基电子学时代的到来。这枚只有两个晶体管的集成电路虽然很小，却是向制造碳基高性能电子器件迈出的主要一步。

　　2012年1月：瑞典查尔姆斯理工大学（Chalmers Universityof Technology）宣布使用一个石墨烯晶体管（GFET）便制造出了用于微波用途的次谐波混频器。次谐波混频器是从RF信号直接输出基带信号（直接转换方法）或者输出低IF（中频）信号（低IF方法）的常用混频电路之一。LO的频率为fLO、RF信号的频率为fRF时，被输出的IF信号的频率为|fRF－2fLO|。此次制造的次谐波混频器在fRF为2GHz、fLO为1.01GHz时，输出|fRF－2fLO|＝20MHz的IF信号。

　　2014年2月：由欧盟第七研发框架妄想（FP7）提供全额资助、瑞典查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）伽里.基纳瑞（Jari KINARET）教授向导的欧洲AUTOSUPERCAP研发团队，使用最新的石墨烯（Graphene）质料手艺制作出立异型的大功率超等电容器（Supercapacitors）。

　　2015年5月：英国曼彻斯特大学的科学家们宣布已经找到一种使用石墨烯打印出天线的要领。使用压缩石墨烯墨水打印出的天线不但无邪、环保、价钱低廉，还可大批量生产，能够应用在射频识别（RFID）标签和无线传感器上。该效果揭晓在最近一期《应用物理快报》上。

　　2015年11月：德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫(HZDR)研究中心的科学家通过在SiC上一个细小的片状石墨烯加上天线，开发出一种新的光学探测器。据称，这种新型探测器可以迅速的反射所有差别波长的入射光，并可在室温下事情。这是单个检测器首次实现监测光谱规模从可见光到红外辐射，并一直到太赫兹辐射。

　　日本

　　日本学术振兴机构(JST)2007年就最先了对石墨烯硅质料/器件的手艺开发项目的资助。该项目的认真机构为日本东北大学。该项目主要是开发“石墨烯硅”质料/工艺手艺，并在此基础上开发先进的辅助开关器件(CGOS)和等离子共振赫兹器件(PRGOS)。这项研究将能实现电荷传输无时间、超高速、大规模集成的器件手艺。

　　2008年6月日本东北大学电通讯所末光真希教授将SiC在真空条件下加热至1000多度，除去硅而余下碳，通过自组形式形成单层石墨烯。末光教授的团队通过控制SiC形成时的结晶偏向和Si衬底切割的结晶偏向，获得了100×150平方微米面积的两层石墨膜，其晶格畸变率仅为1.7%。其他科研团队使用古板要领的晶格畸变率为20%，因而不可制成可现实应用的器件。

　　海内研究现状及生长趋势
　　中国是现在石墨烯研究和应用开发最为活跃的国家之一。数据显示，在所有国家中，中国申请的石墨烯专利数目最多，已凌驾2200项，占全天下的1/3。2013年工信部宣布的《新质料工业“十二五”生长妄想》中的前沿新质料中就包括石墨烯。国家自然科学基金委资助了大宗有关石墨烯的基础研究项目，国家科技重大专项、国家973妄想也安排了一批重大项目。各级政府对石墨烯体现出极大的兴趣，已经起源形成了政府、科研机构、研发和应用企业协同立异的官产学研相助对接机制。

　　在高频领域主要研究希望

　　2011年5月新闻：中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室�？芯吭焙筒┦可庹窕⒄闶Υ蟮苑褰淌诘认嘀�，研究发明，在保存应力时，石墨烯中的电子以某些特定的入射角入射到应力区界面时，处于相反谷中的电子可以划分完善隧穿通过应力区或被应力区完全反射，这一征象类比自然光以布儒斯特角入射到电介质界面时获得线偏振光的历程。该研究效果揭晓在国际著名物理学期刊《物理谈论快报》(Phys. Rev. Lett., 106, 176802 (2011))。该项研究关于构建石墨烯谷电子学器件具有主要意义。

　　2011年8月新闻：中国科学院微电子研究所微波器件与集成电路研究室（四室）石墨烯研究小组成员(麻芃、郭建楠、潘嘹亮)在金智研究员和刘新宇研究员的向导下，划分在接纳微机械剥离要领、SiC外延生长法和化学气相淀积(CVD)法生长出的新型石墨烯质料上，乐成研制出高性能的石墨烯电子器件。

　　2012年9月新闻：湖南大学物理与微电子科学学院张晗教授和文双春教授向导的中国石墨烯光子学研究团队首次实验证实晰石墨烯除了其众所周知的光饱和吸收性之外，还具有微波和太赫兹饱和吸收性。这些研究效果已揭晓在2012期光学快报（“石墨烯的微波和光饱和吸收”）。

　　该团队还发明通过以0.8GHz的频率距离从96GHz一直的调理微波频坦率到100GHz（调制深度为4.58%至12.77%），石墨烯的微波饱和吸收性就会被证实。通过对相同样品举行的Z-扫描丈量，石墨烯的光饱和吸收性子也会获得确认。

100GHz微波爆发装置和石墨烯中波饱和吸收特征剖析系统装置

　　2013年新闻：北京大学凝聚态物理与质料物理研究所吕劲课题组通过第一性原理的量子输运模拟发明，亚10纳米石墨烯晶体管阻止频率依然随沟道长度减小而反比增大，因此可以通过一连缩小石墨烯晶体管的沟道长度提高阻止频率，最高可达几十太赫兹。若是想法翻开石墨烯能隙，石墨烯晶体管输出特征曲线会泛起很是显着的电流饱和性子，这将大大提高石墨烯射频场效应管的电压赢得和最大震荡频率（射频器件性能体现的另外两个主要参数），同时太赫兹以上的阻止频率依然能获得坚持。该研究为把石墨烯射频场效应器件演出推向极限提供了理论指导。研究效果揭晓在自然出书集团新刊《Scientific Reports》上（Sub-10 nm Gate Length Graphene Transistors: Operating at Terahertz Frequencies with Current Saturation, Scientific Reports 3, 1314 (2013);）

　　2013年新闻：中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所纳米中心研究职员与安徽大学相助，使用水热的要领制备了三维结构的还原石墨烯/α-Fe2O3复合水凝胶，首次发明三维结构的石墨烯基复合质料有着优异的微波吸收性能。在频率为7.12千兆赫兹时，复合水凝胶抵达最低反射消耗-33.5 dB；在厚度仅为3毫米时抵达最宽的低于-10dB（90%的电磁波被吸收）的吸收带宽-6.4千兆赫兹（从10.8到17.2千兆赫兹)。相关研究效果已揭晓在国际焦点期刊《质料化学A》上（J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 8547）。

　　2014年新闻：西安电子科技大学电子工程学院吴边副教授通过化学气相沉积法制备了多层大尺寸透明石墨烯薄膜，通过堆叠多层石墨烯薄膜和透明石英基片的要领实现了宽带的Fabry-Perot谐振，然后将透明合成质料贴附在金属外貌实现宽带吸波，最终使用毫米波反射丈量验证了该石墨烯透明吸波器在125-165GHz规模内吸收率抵达90%以上。这一效果是吴边副教授在伦敦大学玛丽女王学院公派留学时代与剑桥大学石墨烯研究中心相助完成的。该效果很好地解决了透明吸波质料在宽频带的应用问题，为石墨烯纳米质料在毫米波和太赫兹通讯领域的应用提供了主要参考，在隐身质料方面也具有辽阔的应用远景。研究效果《Experimental demonstration of a transparent graphene millimetre wave absorber with 28% fractional bandwidth at 140 GHz》 2014年2月14日揭晓在《Nature》子刊《Scientific Reports》上。

　　2015年6月新闻：武汉光电国家实验室超快光学团队陆培祥教授、王兵教授、博士生柯少林等针对十字形石墨烯阵列结构举行了系统的数值模拟。研究批注，在红外和太赫兹波段，阵列结构中爆发的外貌等离激元共振可以有用地增强石墨烯对光的吸收。当十字形结构的臂宽增大时，纵然石墨烯的占有率很低，也可以爆发强烈的吸收。别的，增添石墨烯化学势和电子弛豫时间可以显著地增强吸收。研究批注，若是接纳互补结构，吸收将会获得进一步增强。使用多层结构还可实现双峰吸收和宽带吸收。该研究效果系统展示了石墨烯周期微结构的光吸收增强及其可调特征，在太阳能电池、发射器、传感器、空间光调制器等光电子器件中潜在的应用价值。

　　2015年9月新闻：中国科学手艺大学郭光灿院士向导的中科院量子信息重点实验室研制乐成可集成的石墨烯量子芯片单位。该实验室固态量子芯片组郭国平教授与相助者乐成实现了石墨烯量子点量子比特和超导微波腔量子数据总线的耦合，首次测定了石墨烯量子比特的相位相关时间及其奇异的四重周期特征，并首次在国际上实现了两个石墨烯量子比特的长程耦合，为实现集成化量子芯片迈出了主要的一步。系列效果划分在《物理谈论快报》[Phys. Rev. Lett. 115, 126804 (2015)]和《纳米快报》[Nano Lett. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02400(2015)]上揭晓。

两个石墨烯量子比特与超导微波腔长程耦合样品图和丈量装置示意图

　　郭国平研究组在2008年提出将超导腔引入半导体量子芯片做量子数据总线的理论计划[Phys. Rev. Lett.101, 230501 (2008)]后，经由近7年的起劲先后攻克了石墨烯全电控单双量子点的制备、石墨烯量子比特的设计结构等系列难关，研发了具有自主知识产权的新型超导微波谐振腔，最终实现了超导微波腔与石墨烯量子比特的复合结构。实验测试批注该新型超导量子数据总线与石墨烯量子比特的耦合强度抵达30MHz，在未来大规模集成的量子芯片架构中将具有主要意义。

　　总结

　　IBM 公司认真科研的副总裁陈自强博士体现，石墨烯的一大优势在于其中的电子可实现极高速的传输，这关于下一代高速、高性能晶体管的研发来说是至关主要的。上述一系列手艺突破清晰地批注晰石墨烯在高性能器件和集成电路方面的重大应用远景。

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