?第一塊石墨烯半導(dǎo)體向超高速計(jì)算機(jī)邁進(jìn)了一步

第一塊石墨烯半導(dǎo)體，向超高速計(jì)算機(jī)邁進(jìn)了一步。2013年12月20日，沃茲米茲·斯特魯賓斯基博士在位于波蘭華沙的電子材料技術(shù)研究所（ITME）的實(shí)驗(yàn)室展示了石墨烯樣品。沃茲米茲·斯特魯賓斯基博士發(fā)明了一種基于外延生長(zhǎng)的新方法來生產(chǎn)石墨烯。ITME的波蘭科學(xué)家開發(fā)了生產(chǎn)低成本石墨烯和接收最高質(zhì)量材料的專利技術(shù)。波蘭于2013年12月18日開始制造石墨烯基產(chǎn)品，這是一種超強(qiáng)、柔韌的材料，有可能用于下一代半導(dǎo)體和顯示器。

2013年12月20日，基于外延生長(zhǎng)法生產(chǎn)石墨烯的新方法的發(fā)明者Wlodzimierz Strupinski博士在位于波蘭華沙的電子材料技術(shù)研究所（ITME）的實(shí)驗(yàn)室展示了石墨烯樣品。ITME的波蘭科學(xué)家開發(fā)了生產(chǎn)低成本石墨烯和接收最高質(zhì)量材料的專利技術(shù)。波蘭于2013年12月18日開始生產(chǎn)石墨烯基產(chǎn)品，這是一種超強(qiáng)、柔韌的材料，有可能用于下一代半導(dǎo)體和顯示器。

科學(xué)家在電子學(xué)方面取得了突破，創(chuàng)造了世界上第一個(gè)由石墨烯制成的功能性半導(dǎo)體，石墨烯是一種以堅(jiān)固、柔軟、輕便和高電阻而聞名的材料。

他們的發(fā)現(xiàn)是在硅即將達(dá)到極限的時(shí)候出現(xiàn)的，硅是幾乎所有現(xiàn)代電子產(chǎn)品制造所用的材料。

科學(xué)家一直在競(jìng)相開發(fā)石墨烯半導(dǎo)體，因?yàn)榕c硅相比，它們具有更快的速度和更高的能效。

該研究于1月3日在《自然》雜志上發(fā)表，展示了一種適用于納米電子學(xué)的功能性石墨烯半導(dǎo)體。

作者表示，這一發(fā)現(xiàn)可能標(biāo)志著邁向下一代計(jì)算的重要一步，并為構(gòu)建電子設(shè)備的新方法打開了大門。

美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的首席作者沃爾特·德希爾在新聞發(fā)布會(huì)上說：“我們不知道這將在哪里結(jié)束，但我們知道我們正在為電子產(chǎn)品的重大范式轉(zhuǎn)變打開大門。石墨烯是下一步。誰知道下一步是什么，但石墨烯很有可能接管成為未來五十年的范式?！?/p>

菲律賓半導(dǎo)體制造商關(guān)注本地硅晶圓制造

硅半導(dǎo)體正在達(dá)到極限

像手機(jī)或筆記本電腦中的芯片這樣的經(jīng)典計(jì)算機(jī)使用流過硅開關(guān)的電流來表示1和0，也稱為比特。

英國(guó)曼徹斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究所材料學(xué)教授莎拉·黑格表示：“半導(dǎo)體是讓所有計(jì)算機(jī)正常工作的關(guān)鍵。它們?cè)试S我們制造可以打開和關(guān)閉以允許電流流動(dòng)的微型開關(guān)。正是這種流經(jīng)電路的電流使計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行計(jì)算?！?/p>

我們每次使用信用卡、啟動(dòng)汽車、打開公共汽車和火車上的門，當(dāng)然還有使用智能手機(jī)或筆記本電腦時(shí)，都會(huì)使用硅半導(dǎo)體。

但硅半導(dǎo)體有其局限性，這促使科學(xué)家們尋找一種新材料。

“硅電子設(shè)備需要相當(dāng)大的功率和能量，包括在能量以熱量形式釋放時(shí)冷卻電子設(shè)備所需的能量，”黑格告訴德國(guó)之聲。

石墨烯：神奇材料

石墨烯是一種單層碳原子，是一種由已知最強(qiáng)化學(xué)鍵結(jié)合在一起的二維材料。這些碳原子排列成棋盤狀六邊形，很像蜂巢。

石墨烯是一種非常堅(jiān)固的材料，比鋼強(qiáng)大約200倍。它非常堅(jiān)固，只要一層石墨烯原子層，你就可以舉起一個(gè)足球。

石墨烯還具有令人難以置信的靈活性，使其非常適合用于電子設(shè)備和電池，甚至可以印刷在玻璃、塑料或織物上。

但最令科學(xué)家興奮的是，它有可能被用作更快、更節(jié)能的半導(dǎo)體。

“石墨烯可以保持其優(yōu)異的傳導(dǎo)速度和電子傳導(dǎo)效率，而不需要大量能量，這為它用于制造‘超越硅’的電子產(chǎn)品提供了巨大的潛力，在這種電子產(chǎn)品中，計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度更快，能耗更低，”黑格說。

首個(gè)石墨烯超導(dǎo)體

石墨烯有重大缺陷，阻礙了它在電子領(lǐng)域的應(yīng)用。一個(gè)主要問題被稱為“帶隙問題”。

“十多年來，該領(lǐng)域的科學(xué)家一直在努力實(shí)現(xiàn)石墨烯在電子電路中的優(yōu)異導(dǎo)電性，”Haigh說。

帶隙是一種至關(guān)重要的電子特性，它允許半導(dǎo)體打開和關(guān)閉。石墨烯直到現(xiàn)在才具有帶隙。

德希爾的團(tuán)隊(duì)想出了如何在特殊的碳化硅芯片上生長(zhǎng)石墨烯。這項(xiàng)研究花了十年時(shí)間，團(tuán)隊(duì)不斷改進(jìn)材料并改變石墨烯的化學(xué)性質(zhì)，直到他們實(shí)現(xiàn)了完美的結(jié)構(gòu)。

最后，石墨烯表現(xiàn)得像一種可以與硅相媲美的優(yōu)質(zhì)半導(dǎo)體。

德希爾說：“石墨烯的好處在于，它不僅能讓你制造更小、更快、散熱更少的東西，而且你實(shí)際上是在利用硅無法獲得的電子特性。所以這真的是一種范式的轉(zhuǎn)變——這是一種不同的電子制造方式?！?/p>

更快、更節(jié)能的電子產(chǎn)品

專家表示，這項(xiàng)創(chuàng)新對(duì)電子行業(yè)具有巨大的潛力。一方面，它可以讓我們創(chuàng)造出更強(qiáng)大的新型石墨烯半導(dǎo)體，但比硅半導(dǎo)體消耗的能量更少。

黑格表示：“石墨烯電子設(shè)備更高效，因?yàn)樗鼈冃枰俚哪芰縼黹_啟和關(guān)閉。它們還允許電子流動(dòng)，而不會(huì)產(chǎn)生大量不需要的熱量，這些熱量必須用風(fēng)扇冷卻（需要能量）?！?/p>

“這意味著手機(jī)可以持續(xù)使用數(shù)周而不會(huì)耗盡電池，減少我們生活中各個(gè)方面的能源消耗，降低成本和化石燃料的污染，”黑格補(bǔ)充道。

德希爾表示，他的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)改變電子產(chǎn)品的未來。

首先，新的石墨烯超導(dǎo)體可以加速量子計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。

量子計(jì)算機(jī)可以在幾秒鐘內(nèi)解決普通超級(jí)計(jì)算機(jī)需要數(shù)千年才能解決的問題，但它們?nèi)栽陂_發(fā)中。

專家表示，石墨烯半導(dǎo)體可以幫助克服制造量子計(jì)算機(jī)的許多挑戰(zhàn)。