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石墨烯 從納米層面助力計算機芯片更小、更快、更高效
2022年12月23日 13:21:14
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：6381
作為新型的碳納米材料，石墨烯近年來一直收獲很高的關注度，其巨大的發展潛能更使其得到“材料領域的黃金”的美譽。隨著石墨烯開始以不同的形式滲透到科研、醫療、能源、環境等領域后，許多新突破、新成果隨之誕生，其中甚至有不少為特定產業的發展打開了全新方向。例如近日，基于石墨烯的納米電子平臺便在萬眾矚目中問世。
【化工儀器網 行業百態】作為新型的碳納米材料，石墨烯近年來一直收獲很高的關注度，其巨大的發展潛能更使其得到“材料領域的黃金”的美譽。隨著石墨烯開始以不同的形式滲透到科研、醫療、能源、環境等領域后，許多新突破、新成果隨之誕生，其中甚至有不少為特定產業的發展打開了全新方向。例如近日，基于石墨烯的納米電子平臺便在萬眾矚目中問世。
硅是納米電子學領域的重要材料，但同時也是限制其繼續發展的一個瓶頸，因此，尋找可以替代硅的材料是目前該領域的重要課題。而石墨烯似乎提供了突破口。得益于平坦的二維結構與足夠牢固的化學鍵，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行高速運算時產生的熱量也相對更低，運行速度的上限也更高。簡單的說就是，在保證穩定運行的情況下，單一的石墨烯芯片原則上會比傳統硅芯片利于封裝更多的器件。
基于這一點，美國佐治亞理工學院研究人員開發出了一種基于石墨烯的納米電子學平臺——單片碳原子。研究人員在碳化硅晶體基板上創建了一種改良形式的外延石墨烯，用電子級碳化硅晶體生產獨特的碳化硅芯片，然后用電子束光刻來雕刻石墨烯納米結構，并將其邊緣焊接到碳化硅芯片上。以此來確保穩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動的氣體發生反應。
更重要的一點是，該新納米電子學平臺可以與傳統的微電子制造兼容，從而助力于開發出更小、更快、更高效和更可持續的計算機芯片，為計算機產業的后續發展提供了新的可能，并且對量子計算也存在潛在影響。
結語：事實上，人類擁抱石墨烯的時間并不算長，而石墨烯真正被應用到電子產品中，也是近十年的歷史，但石墨烯的發展速度卻遠比我們想象的還要快。如今新的成果讓石墨烯成為了或將改變電子芯片市場的存在，但未來其是否能夠影響科技產業的發展，還是需要時間來證明，而關鍵或許在于其是否能夠在解決現有硅芯片問題的情況下，實現高性價比的量產。
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