全球首個石墨烯制成的功能半導(dǎo)體問世

熱設(shè)計網(wǎng) 2024-01-08

近日，中國和美國科研人員聯(lián)合研制出世界上第一個由石墨烯材料制成的功能性半導(dǎo)體。研究人員表示，這預(yù)示著一個電子新時代的到來，它為研制更小、更快、更高效的電子設(shè)備鋪平了道路。相關(guān)論文剛剛發(fā)表在權(quán)威期刊《自然》雜志上。

半導(dǎo)體是電子產(chǎn)品的基本部件。目前，幾乎所有的現(xiàn)代電子產(chǎn)品都依賴于用硅材料制成的硅基半導(dǎo)體，不過，隨著設(shè)備向微型化方向發(fā)展，對更快處理速度的需求不斷增長，硅基半導(dǎo)體正在接近其物理功能的極限。目前正在研究的新方向主要有量子芯片和碳基芯片。

由中國天津大學(xué)和美國佐治亞理工學(xué)院科研人員組成的研究團隊，使用特殊熔爐在碳化硅晶圓上生長石墨烯取得突破，生產(chǎn)出外延石墨烯，這是在碳化硅晶面上生長的單層材料。

研究發(fā)現(xiàn)，如果制造得當，外延石墨烯會與碳化硅發(fā)生化學(xué)鍵合，并表現(xiàn)出半導(dǎo)體特性。

測量表明，石墨烯半導(dǎo)體的室溫電子遷移率是硅的十倍。這意味著更快的切換速度，可能使得GPU、CPU等設(shè)備更高效地完成運算任務(wù)。

同時，研究團隊使用準平衡退火方法，在宏觀原子平階上產(chǎn)生了一個有序的緩沖層，該層的晶格與碳化硅基底對齊。因為它具有化學(xué)、機械和熱穩(wěn)定性，所以可使用傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造技術(shù)進行圖案化并與半金屬外延石墨烯無縫連接，進而實現(xiàn)基本特征適用于半導(dǎo)體制造。