[发明专利]一种电控可变逻辑功能器件及操作方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件，其特征在于，包括非金属衬底；所述非金属衬底的表面沉积具有有序排列的单层石墨烯结构，所述单层石墨烯结构分成两个部分：第一部分为沿Y方向排列的两条相同的平行石墨烯纳米线，它们具有固定的化学势能；第二部分为沿X方向排列的两条相同的平行石墨烯纳米线，其化学势能可调，由外部电压控制；逻辑门的输入信号是X方向排列的两条石墨烯纳米线的电压，输出信号是Z方向入射的信号光。

2.根据权利要求1所述的基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件，其特征在于，所述非金属衬底为石英基板。

3.根据权利要求1所述的基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件，其特征在于，信号光输入端为基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件的上表面，信号光输出端为基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件的下表面。

4.根据权利要求1所述的基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件，其特征在于，非金属衬底横向宽度为1.2μm至1.8μm，纵向宽度为0.8μm至1.2μm，厚度为150nm至250nm。

5.根据权利要求1所述的基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件，其特征在于，石墨烯纳米线只有单层结构，且具有完全相同的结构参数，其长度为500nm至700nm，宽度为80nm至120nm。

6.根据权利要求1所述的基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件，其特征在于，Y方向排列的两条相同的平行对称的单层石墨烯纳米线的间距为700nm至900nm。

7.根据权利要求1所述的基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件，其特征在于，X方向排列的两条相同的平行对称的单层石墨烯纳米线的间距为70nm至120nm。

8.根据权利要求1所述的基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件，其特征在于，X方向排列的两条单层石墨烯纳米线中其一条单层石墨烯纳米线位于所述电控可变逻辑功能器件的中央位置。

9.一种如权利要求1-8任一所述的基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

选择不同波长的单色光作为输入信号光；

通过施加电压，改变输入端石墨烯纳米线的化学势能，以其为依据确定输入二进制状态值；

将作为输入端口的石墨烯纳米带按顺序确定输入端口的输入状态；

在器件的下表面处，根据透射率的高低确定输出二进制状态。

10.根据权利要求9所述的基于石墨烯对阵列结构的电控可变逻辑功能器件的操作方法，其特征在于，不同逻辑操作之间的切换，通过改变X方向排列的两条石墨烯纳米线上所施加电压来实现。