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科學(xué)家研發(fā)石墨烯晶體管便捷制造方法
2012-07-27
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，德國(guó)和瑞典的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在碳化硅晶體上使用一個(gè)類似簡(jiǎn)單的平板印刷過(guò)程，就可以制造石墨烯晶體管，目前尚不知將模型按比例縮小后，其運(yùn)行速度為多少，但該突破有望讓他們研制出基于石墨烯芯片而非碳基芯片的計(jì)算機(jī)。研究發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。
石墨烯的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)超硅和其他傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料，而由硅制成的晶體管大小正接近極限，科學(xué)家們認(rèn)為，納米尺度的碳材料可能是“救命稻草”，石墨烯未來(lái)有望取代硅成為電子元件材料。不過(guò)，使用石墨烯制造芯片的主要目的并非完全是為了給芯片“瘦身”，而是借助其高效的導(dǎo)電能力，在不必使芯片變得更小的情況下，讓其運(yùn)行得更快。
但是，石墨烯的使用還面臨著難與其他金屬(諸如電極)相連接、很容易破碎、并非天然半導(dǎo)體等問(wèn)題，需找到一種方法讓它像半導(dǎo)體一樣，以便制造出計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)元件——晶體管。德國(guó)和瑞典科學(xué)家現(xiàn)在找到了一種新辦法。
此前研究發(fā)現(xiàn)，如果碳化硅晶體被烘焙到合適的程度，其表面的硅原子會(huì)被推擠出來(lái)，僅留下一層碳，這就是石墨烯。由于石墨烯層會(huì)一直同位于其下的多層碳化硅(一種半導(dǎo)體)依附在一起，這表明，采用這種方式得到的石墨烯材料能被用來(lái)制造晶體管。
于是研究團(tuán)隊(duì)使用一束高能的帶電原子將材料蝕刻成隧道以制造出讓晶體管得以運(yùn)行所必需的零件：源極、柵極(門)和漏極。科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)，在蝕刻中間的隧道時(shí)，使用氧氣能將中間隧道從觸頭轉(zhuǎn)變?yōu)殚T，最終，他們制造出了一個(gè)能起作用的晶體管。
因?yàn)榭茖W(xué)家們?yōu)榱搜芯糠奖惆幢壤糯罅司w管的尺寸，所以他們現(xiàn)在仍然不知道新晶體管的運(yùn)行速度實(shí)際上會(huì)增加多少;也不知道一旦將其按比例縮小后，其運(yùn)行速度又為多少。但他們知道，能用石墨烯制造出這種能起作用的晶體管，也是計(jì)算機(jī)工程師們一直在翹首以盼的突破，暗示著只需一個(gè)簡(jiǎn)單的平板印刷步驟而無(wú)需金屬互連設(shè)備，就可以制造出晶體管、二極管、電阻器以及最終的集成電路。
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