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石墨烯微芯片或将影响未来消费电子产品

2021-02-16 14:00:23 来源: 半导体行业观察

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来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自「 zdnet 」，谢谢。

物理学家发现，以类似折纸的方式折叠的石墨烯条可以用来制造比传统芯片小100倍的微芯片，而将这些微型芯片装入手机和笔记本电脑可以显著提高设备的性能。

英国萨塞克斯大学的一项新研究表明，改变纳米材料（如石墨烯）的结构可以释放电子特性，并有效地使该材料像晶体管一样发挥作用。

科学家有意在石墨烯层中制造kinks，并发现这种材料可以像电子元件一样工作。因此，可以利用石墨烯及其纳米级尺寸设计最小的微芯片，这将有助于制造更快的手机和笔记本电脑。

萨塞克斯大学数学和物理科学学院教授艾伦·道尔顿（Alan Dalton）说：“我们正在利用机械在石墨烯层中制造kinks。这有点像纳米折纸。”

“这种技术——使用纳米材料而非电子的'straintronics'技术——允许在任何设备内放置更多芯片。我们想要与计算机来完成这件事——加快它们的速度——可以通过像这样使石墨烯实现折叠。”

石墨烯于2004年被发现，是一种原子厚的碳原子片，由于其纳米尺寸的宽度，它实际上是2D材料。石墨烯以其非凡的强度而闻名，但同时又因其导电性能而闻名，石墨烯已在电子工业中引起了极大的兴趣，包括三星电子。

研究人员认为，应变电子学领域已经表明，使2D纳米材料（如石墨烯）以及二硫化钼变形的结构可以解锁关键的电子性能，但对不同“褶皱”的确切影响仍然知之甚少，研究人员认为。

然而，这些材料的性能为高性能设备提供了巨大的潜力：例如，改变2D材料条带的结构可以改变其掺杂特性（与电子密度相对应），并有效地将材料转换为超导体。

研究人员对结构变化对性能的影响进行了深入研究，例如在石墨烯和二硫化钼带中掺杂。从kinks，wrinkles到pit-holes，他们观察了材料如何扭曲和转向最终用于设计较小的电子元件。

负责这项研究的苏塞克斯大学纳米结构材料研究员Manoj Tripathi说：“我们已经证明，只要在结构中添加kinks，我们就可以从石墨烯和其他2D材料中创建结构。我们可以创建一种波纹状的智能电子组件，例如晶体管或逻辑门。”

这一发现很可能会在符合摩尔定律的行业中引起共鸣，该定律认为，微芯片上的晶体管数量每两年翻一番，以响应对更快的计算服务不断增长的需求。问题是，工程师们正在努力寻找将更多处理能力集成到微型芯片中的方法，这给传统的半导体行业带来了一个大问题。

一个很小的基于石墨烯的晶体管可以极大地帮助克服这些障碍。“使用这些纳米材料将使我们的计算机芯片更小，更快。这是绝对关键的，因为计算机制造商现在正处于他们对传统半导体技术无能为力的极限。最终，这将使我们的计算机和电话成千上万倍未来更快。”道尔顿说。

自从15年前发现石墨烯以来，它一直难以找到最初希望的尽可能多的应用，并且该材料经常被认为是其自身大肆宣传的受害者。但是随后，在1824年发现这种材料后，才用了一个多世纪的时间才制造出第一块硅芯片。从这一角度来看，道尔顿和特里帕蒂的研究似乎为石墨烯的发展方向有提供了一条路。

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