新型石墨烯半導體或顛覆電子學
這種超材料表現優異,超越硅,可能引領電腦速度的革命。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202401/455045.htm全球首個功能性石墨烯半導體表現出色,超越了硅制半導體,這表明這種超材料可能是計算的未來。
背景:材料的導電性可根據其導電能力進行分類。如果電子能夠輕松通過它流動,它是“導體”;如果不能,它是“絕緣體”。在這兩者之間是“半導體”,這種材料在特定條件下可以很好地導電。
這一特性使半導體成為計算的支柱——通過使用半導體材料硅制造微芯片,我們可以輕松地控制電流何時流動或不流動,從而以計算機的語言發送“1”和“0”。
石墨烯半導體:然而,在計算芯片中,硅已經達到了其性能極限,因此在尋找替代材料的過程中,由喬治亞理工物理教授領導的團隊正在密切關注石墨烯,這是一種超強的二維碳形式。
“我們的動力是希望將石墨烯的三種特殊性質引入到電子學中,”德·赫爾說?!斑@是一種非常堅固的材料,可以處理非常大的電流,而且可以在不發熱和崩解的情況下完成?!?/p>
問題在于石墨烯并非天然的半導體。
有何新發現?通過過去的研究,德·赫爾的團隊發現了如何在碳化硅晶片上生長石墨烯,并經過多年的改進,他們找到了如何讓石墨烯表現出半導體特性的方法。
在他們最新的研究中,發表在《自然》雜志上,他們演示了如何“摻雜”石墨烯半導體以利用原子創建晶體管,即控制芯片中電流流動的開關之一。
“我們對研究石墨烯電子學的動力已經存在很長時間,其余的只是讓它發生,”德·赫爾說?!拔覀儽仨殞W會如何處理材料,如何使其變得越來越好,最終如何測量其性能。這花了很,很長時間?!?/p>
根據他們的測試,電子通過石墨烯半導體的流動比硅制半導體更為容易,這表明這種方法可能導致更快的計算機。
“這就像在碎石路上行駛與在高速公路上行駛,”德·赫爾說?!八咝?,不會發熱那么多,而且可以實現更高的速度,以便電子可以更快地移動?!?/p>
展望未來:電子行業不會一夜之間放棄硅而轉向石墨烯(或任何其他材料),當他們確實進行變革時,性能并非唯一的考慮因素——成本、耐用性、制造便捷性等都將起到作用。
然而,德·赫爾相信,當下一次電子領域的重大轉變發生時,石墨烯將處于其中心。
“石墨烯是下一個步驟,”他說?!罢l知道在那之后會發生什么步驟,但石墨烯有很大可能在接下來的50年中成為典范?!?/p>
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