石墨烯芯片即将取代透明电极材料？
晶体管可以在空气中、室温条件下运作,采石墨烯制作电路,其工艺与硅工艺近似。预料,首颗石墨烯芯片将会在10年内出现,业界认为,此种材料会率先用于LCD显示器上,取代现有的透明电极材料。
试想象1颗原子究竟有多大？英国曼彻斯特大学(UniversityofManchester)成功研制全球尺寸最小的晶体管,厚度只有1颗原子、截面为10颗原子大小的立方体,打破原截面100nm石墨烯(graphene)晶体管的世界纪录。
石墨烯由碳原子连接构成,它是导电率(conductivity)的关键因子。RD人员研究中发现,凝聚状态的物理现象(condensedmatterphysics)和电子组件间仍存在某些不为人知的潜在应用方式。
美国马里兰大学(UniversityofMaryland)指出,单层石墨烯厚度相当于1个纯碳结构原子,它与多数半导体材料最大的差异在于,石墨烯不会随温度高低产生变化。此外,曼彻斯特大学从一小片石墨烯中,以电子光束在材料上印刻出1条轨迹,同时在中央岛(centralisland)中心位置产生微小圆形笼状量子点。通过电压改变这些量子点导电率,如此就可以形成场效应,兼具有逻辑储存状态的晶体管(centralisland)。
根据曼彻斯特大学研究显示,用石墨烯制造的晶体管,其所组成的微细电路,并不会占用晶体管太多空间。唯一缺憾是,截至目前为止石墨烯还无法量瞿苤圃旖孛?00微米的石墨烯晶体。当材料尺寸小于10纳米时,晶体稳定性便会减弱。基于这项理由,所有半导体采用的硅材料都会产生氧化、分解作用。
RD人员为寻得更新的电路结构,多采大分子制造单颗晶体管,同时利用化学特性应用于计算机中。值得一提的是,组成晶体管的分子和终端计算机架构,均可采用同1种石墨烯制造。但能否就造出石墨烯超级计算机,目前仍言之过早,毕竟要制造体积如此小的晶体管,其良率依旧过低,更何况完全以纳米精密切割材料的制造技术,目前还未成熟,致使接替硅组件的新材料开发面临更多挑战。
