基于碳而不是硅的晶體管可以給計算機帶來更快的速度,并大幅降低功耗(想想一部手機可以保持數(shù)月的電量),但是從目前看來,構(gòu)建有效的碳基電路所需的工具集仍然不完整。
加州大學(xué)伯克利分校的化學(xué)家和物理學(xué)家團隊終于在工具箱中創(chuàng)建了最后一個工具,即完全由碳制成的金屬線,這為進一步開展研究以建立碳基晶體管奠定了基礎(chǔ)。加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)教授felix fischer表示:“將這種技術(shù)整合在一起,是在碳纖維材料領(lǐng)域內(nèi),停留在相同的材料中,”他指出,用相同的材料制造所有電路元件的能力可以制造出來,且更輕松。“這是在全碳基集成電路架構(gòu)的全局中缺少的關(guān)鍵事物之一。”felix fischer強調(diào)金屬線(例如用于連接計算機芯片中晶體管的金屬通道)將電子從一個設(shè)備運到另一個設(shè)備,并互連晶體管(計算機的構(gòu)建模塊)中的半導(dǎo)體元件。加州大學(xué)伯克利分校(uc berkeley)小組已經(jīng)致力于如何用石墨烯納米帶(graphene nanoribbons)制造半導(dǎo)體和絕緣體,石墨烯納米帶是一維窄的,只有一個原子厚的石墨烯帶,這種結(jié)構(gòu)完全由碳原子組成,排列成相互連接的六角形,類似于雞肉線。新的碳基金屬也是石墨烯納米帶,但設(shè)計時要注意全碳晶體管中半導(dǎo)體納米帶之間的導(dǎo)電電子。fischer的同事,加州大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)教授michael crommie說,金屬納米帶是通過將它們由較小的相同構(gòu)造塊組裝而成的,采用自下而上的方法。每個結(jié)構(gòu)單元均貢獻一個電子,該電子可沿納米帶自由流動。盡管其他碳基材料(如擴展的2d石墨烯和碳納米管片)可以是金屬的,但它們也存在問題。例如,將2d石墨烯薄片重塑為納米級條,可自發(fā)地將其變成半導(dǎo)體,甚至絕緣體。碳納米管是極好的導(dǎo)體,不能以與納米帶相同的精度和可重復(fù)性大量制備。crommie說:“納米帶使我們能夠使用自底向上的方法化學(xué)訪問各種結(jié)構(gòu),而納米管尚無法做到這一點。” “這使我們能夠?qū)㈦娮踊究p合在一起,以創(chuàng)建金屬納米帶,而以前沒有做過。這是石墨烯納米帶技術(shù)領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)之一,也是我們對此感到如此興奮的原因。”金屬石墨烯納米帶(具有寬的,部分填充的金屬電子帶特征)具有可與2d石墨烯本身相媲美的電導(dǎo)率。我們認為金屬線確實是一項突破;fischer補充道,這是我們首次有意用碳基材料有意制造一種超窄金屬導(dǎo)體——一種良好的本征導(dǎo)體。加州大學(xué)伯克利分校和勞倫斯伯克利國家實驗室(berkeley lab)的crommie,fischer及其同事將在9月25日的《科學(xué)》雜志上發(fā)表他們的發(fā)現(xiàn) 。
調(diào)整拓撲
來源: 半導(dǎo)體行業(yè)觀察
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