新型物理材料在電子電路中的運用研究

覃孔悅

（湖北第二師范學院 湖北 武漢 430205）

1 引言

傳統模式中的物理電路在如今高科技不斷發展的今天已經無法適應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域之中，人們的生活已經離不開這種新型電路[1]。除了人們日常的生活和工作之外，我國科學技術的發展和進步也離不開電路和各種網絡的基礎作用，目前，電子電路的優良特性已經是其他傳統形式的電路無法比擬的了。因此，下文將結合電子電路的優良特性和其中各類新型物理材料的使用情況進行分析。

2 電子電路的應用優勢

電子電路囊括了轉換信號、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。人們結合反饋出來的信息，能夠迅速預估出一些風險問題并及時做出應對，防止一些細小的故障對整體造成影響。除此之外，為了使數據能夠被很好地儲存起來，可以將一些不穩定的信號進行轉換，變為穩定的信號。這種功能能夠讓人們在使用電子產品設備的時候獲得更多的穩定性能，效率更高。利用電子電路進行供電還存在穩定安全的特點，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電流的自動化調控[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，電子設備將會在供電穩定的流量下保持正常運行的狀態。

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用

為了能夠更好地控制數據，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很大的體積。碳納米存儲器與傳統的存儲器相比，生產步驟比較簡單，而且在保障使用性能的條件下，不會產生過多的成本。

3.2 碳納米管作為新型導線在電子電路中的應用

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

3.3 碳納米管作為單電子晶體管在電子電路中的應用

質量比較高的碳納米管可以結合可控的方式變成更穩固的結構，這個結構能夠實現低電壓操作和高電電流所具備的穩定特性，還能夠實現電子場發射，在與其他部件結合之后，能夠體現出比較強的邏輯功能。在未來的高質量微電子技術中，單電子晶體管中可以利用這種方式取代傳統微電子元件，電路能夠通過這種形式實現隨機存儲，同時還能夠保障整體工作狀態的穩定，對于碳納米管裝置的研究和發展有重要意義。

4 石墨烯在電子電路中的運用

4.1 石墨烯有機場效應在晶體管中的應用

金和鋁的優良特性均能夠在石墨烯材料中體現出來，和鋁材料相比，石墨烯擁有更加穩定的化學性質且載流子遷移率比較高，導電和導熱性能都比較良好，同時制作過程中不會產生大量成本[4]。石墨烯在與周圍材料接觸的過程中，不會產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比較成熟，它也在機場效應晶體管中得到廣泛應用。

4.2 石墨烯在雙層電容器中的應用

從柔韌性、機械性和導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用

石墨烯作為一種新開發出來的電子器件，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，與硅基半導體相比，具有比較強的競爭優勢，同時在電子和通訊等各個領域均能夠應用[5]。通過石墨烯材料制成射頻FET，能夠解決傳統射頻在運行速度和體積上存在的缺陷，主電路開關在此基礎上能夠顯示出更強的時效性，響應的速率也更快，對于高速電子器件的后續開發也是十分有利的。

5 結語

如今，人們在傳輸信息的過程中主要依靠網絡和電路，然而，傳統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電路取代。為了能夠使電子電路在未來的發展過程中朝著多元化和智能化的方向發展，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今先進的科學技術。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。