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石墨烯 从纳米层面助力计算机芯片更小、更快、更高效
2022年12月23日 13:21:14
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：6540
作为新型的碳纳米材料，石墨烯近年来一直收获很高的关注度，其巨大的发展潜能更使其得到“材料领域的黄金”的美誉。随着石墨烯开始以不同的形式渗透到科研、医疗、能源、环境等领域后，许多新突破、新成果随之诞生，其中甚至有不少为特定产业的发展打开了全新方向。例如近日，基于石墨烯的纳米电子平台便在万众瞩目中问世。
【化工仪器网 行业百态】作为新型的碳纳米材料，石墨烯近年来一直收获很高的关注度，其巨大的发展潜能更使其得到“材料领域的黄金”的美誉。随着石墨烯开始以不同的形式渗透到科研、医疗、能源、环境等领域后，许多新突破、新成果随之诞生，其中甚至有不少为特定产业的发展打开了全新方向。例如近日，基于石墨烯的纳米电子平台便在万众瞩目中问世。
硅是纳米电子学领域的重要材料，但同时也是限制其继续发展的一个瓶颈，因此，寻找可以替代硅的材料是目前该领域的重要课题。而石墨烯似乎提供了突破口。得益于平坦的二维结构与足够牢固的化学键，石墨烯相较于硅，理论上可微型化的程度更深，制造出来的芯片在进行高速运算时产生的热量也相对更低，运行速度的上限也更高。简单的说就是，在保证稳定运行的情况下，单一的石墨烯芯片原则上会比传统硅芯片利于封装更多的器件。
基于这一点，美国佐治亚理工学院研究人员开发出了一种基于石墨烯的纳米电子学平台——单片碳原子。研究人员在碳化硅晶体基板上创建了一种改良形式的外延石墨烯，用电子级碳化硅晶体生产独特的碳化硅芯片，然后用电子束光刻来雕刻石墨烯纳米结构，并将其边缘焊接到碳化硅芯片上。以此来确保稳定密封石墨烯的边缘，避免氧气和其他可能干扰电荷沿边缘运动的气体发生反应。
更重要的一点是，该新纳米电子学平台可以与传统的微电子制造兼容，从而助力于开发出更小、更快、更高效和更可持续的计算机芯片，为计算机产业的后续发展提供了新的可能，并且对量子计算也存在潜在影响。
结语：事实上，人类拥抱石墨烯的时间并不算长，而石墨烯真正被应用到电子产品中，也是近十年的历史，但石墨烯的发展速度却远比我们想象的还要快。如今新的成果让石墨烯成为了或将改变电子芯片市场的存在，但未来其是否能够影响科技产业的发展，还是需要时间来证明，而关键或许在于其是否能够在解决现有硅芯片问题的情况下，实现高性价比的量产。
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