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石墨烯 從納米層面助力計(jì)算機(jī)芯片更小、更快、更高效
2022年12月23日 13:21:14
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：6365
作為新型的碳納米材料，石墨烯近年來一直收獲很高的關(guān)注度，其巨大的發(fā)展?jié)撃芨蛊涞玫健安牧项I(lǐng)域的黃金”的美譽(yù)。隨著石墨烯開始以不同的形式滲透到科研、醫(yī)療、能源、環(huán)境等領(lǐng)域后，許多新突破、新成果隨之誕生，其中甚至有不少為特定產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打開了全新方向。例如近日，基于石墨烯的納米電子平臺(tái)便在萬(wàn)眾矚目中問世。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】作為新型的碳納米材料，石墨烯近年來一直收獲很高的關(guān)注度，其巨大的發(fā)展?jié)撃芨蛊涞玫?ldquo;材料領(lǐng)域的黃金”的美譽(yù)。隨著石墨烯開始以不同的形式滲透到科研、醫(yī)療、能源、環(huán)境等領(lǐng)域后，許多新突破、新成果隨之誕生，其中甚至有不少為特定產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打開了全新方向。例如近日，基于石墨烯的納米電子平臺(tái)便在萬(wàn)眾矚目中問世。
硅是納米電子學(xué)領(lǐng)域的重要材料，但同時(shí)也是限制其繼續(xù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸，因此，尋找可以替代硅的材料是目前該領(lǐng)域的重要課題。而石墨烯似乎提供了突破口。得益于平坦的二維結(jié)構(gòu)與足夠牢固的化學(xué)鍵，石墨烯相較于硅，理論上可微型化的程度更深，制造出來的芯片在進(jìn)行高速運(yùn)算時(shí)產(chǎn)生的熱量也相對(duì)更低，運(yùn)行速度的上限也更高。簡(jiǎn)單的說就是，在保證穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，單一的石墨烯芯片原則上會(huì)比傳統(tǒng)硅芯片利于封裝更多的器件。
基于這一點(diǎn)，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院研究人員開發(fā)出了一種基于石墨烯的納米電子學(xué)平臺(tái)——單片碳原子。研究人員在碳化硅晶體基板上創(chuàng)建了一種改良形式的外延石墨烯，用電子級(jí)碳化硅晶體生產(chǎn)獨(dú)特的碳化硅芯片，然后用電子束光刻來雕刻石墨烯納米結(jié)構(gòu)，并將其邊緣焊接到碳化硅芯片上。以此來確保穩(wěn)定密封石墨烯的邊緣，避免氧氣和其他可能干擾電荷沿邊緣運(yùn)動(dòng)的氣體發(fā)生反應(yīng)。
更重要的一點(diǎn)是，該新納米電子學(xué)平臺(tái)可以與傳統(tǒng)的微電子制造兼容，從而助力于開發(fā)出更小、更快、更高效和更可持續(xù)的計(jì)算機(jī)芯片，為計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展提供了新的可能，并且對(duì)量子計(jì)算也存在潛在影響。
結(jié)語(yǔ)：事實(shí)上，人類擁抱石墨烯的時(shí)間并不算長(zhǎng)，而石墨烯真正被應(yīng)用到電子產(chǎn)品中，也是近十年的歷史，但石墨烯的發(fā)展速度卻遠(yuǎn)比我們想象的還要快。如今新的成果讓石墨烯成為了或?qū)⒏淖冸娮有酒袌?chǎng)的存在，但未來其是否能夠影響科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還是需要時(shí)間來證明，而關(guān)鍵或許在于其是否能夠在解決現(xiàn)有硅芯片問題的情況下，實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的量產(chǎn)。
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