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2022-12-26 22:40 |
基于石墨烯的納米電子平臺(tái)問(wèn)世
隨著芯片制造行業(yè)工藝微縮這條路逐漸走到盡頭，納米電子學(xué)領(lǐng)域急需找出一種硅的替代材料，而大家近十年來(lái)最期待的石墨烯已經(jīng)有所應(yīng)用，不過(guò)大概依然是無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)走向市場(chǎng)。 adON &<
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美國(guó)佐治亞理工學(xué)院專(zhuān)家中的專(zhuān)家沃爾特・德・希爾（Walter de Heer）率先開(kāi)發(fā)出了一種新的基于石墨烯的納米電子學(xué)平臺(tái) —— 單片碳原子，與傳統(tǒng)的微電子制造兼容，為人類(lèi)從硅材料轉(zhuǎn)向新材料鋪平了道路。 ]6&NIz`:,
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相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在《自然・通訊》雜志上。 8OfQ :
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該團(tuán)隊(duì)還新發(fā)現(xiàn)了一種可能的準(zhǔn)粒子。他們的發(fā)現(xiàn)有助于人類(lèi)制造出更小、更快、更高效和可持續(xù)的計(jì)算機(jī)芯片，并對(duì)量子和高性能計(jì)算產(chǎn)生潛在影響。 k_=SDm a
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官方表示，該技術(shù)有助于制造出更小、更快、更高效和更可持續(xù)的計(jì)算機(jī)芯片，并對(duì)量子和高性能計(jì)算具有潛在影響。 Ae)xFnuq3
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“石墨烯的力量在于其扁平的二維結(jié)構(gòu)，由已知最強(qiáng)的化學(xué)鍵連接在一起，”de Heer 介紹稱(chēng)，“從一開(kāi)始就很明顯，石墨烯的小型化程度要比硅強(qiáng)得多，可以制造出更小的設(shè)備，同時(shí)可以用更高的速度運(yùn)行，產(chǎn)生的熱量也小得多。這意味著，在原則上，石墨烯芯片可以比硅芯片封裝更多的元器件�！� A=C eeC]}
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2001 年，de Heer 提出了一種基于外延石墨烯的另一種電子形式，他發(fā)現(xiàn)在碳化硅晶體頂部自發(fā)形成了一層石墨烯，而碳化硅晶體是一種用于大功率電子設(shè)備的半導(dǎo)體。 bP,<^zA|X
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當(dāng)時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)電流可以沿著外延石墨烯的邊緣“無(wú)阻力”流動(dòng)，并且石墨烯器件可以在沒(méi)有金屬線的情況下無(wú)縫連接。這種組合可以制造出一種依賴(lài)于石墨烯電子獨(dú)特的類(lèi)光性質(zhì)的電子形式。 w7 nt $L5
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de Heer 說(shuō):“在低溫下，碳納米管中已經(jīng)觀察到量子干涉，我們希望在外延石墨烯帶和網(wǎng)絡(luò)中看到類(lèi)似的影響�！薄笆┑倪@一重要特性是硅無(wú)法實(shí)現(xiàn)的�！� ? @V R%z
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為了創(chuàng)建新的納米電子學(xué)平臺(tái)，研究人員在碳化硅晶體基板上搭建了一種改良形式的外延石墨烯。他們與中國(guó)天津大學(xué)國(guó)際納米粒子和納米系統(tǒng)中心的研究人員合作，用電子級(jí)碳化硅晶體生產(chǎn)出了獨(dú)特的碳化硅芯片。 k<1yv$/mW
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研究人員使用電子束光刻（微電子學(xué)中常用的一種方法）來(lái)雕刻石墨烯納米結(jié)構(gòu)并將其邊緣焊接到碳化硅芯片上。最后，為了測(cè)量他們的石墨烯平臺(tái)的電子特性，該團(tuán)隊(duì)還使用了一種低溫設(shè)備，使他們能夠記錄從接近零的溫度到室溫的特性。 NGra/s,9 |
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他們發(fā)現(xiàn)，石墨烯邊緣態(tài)觀察到的電荷類(lèi)似于光纖中的光子，可以在不散射的情況下傳播到距離很遠(yuǎn)的地方。他們發(fā)現(xiàn)電荷在散射前沿著邊緣移動(dòng)了數(shù)萬(wàn)納米，而先前技術(shù)中的石墨烯電子只能行進(jìn)約 10 納米。 HN47/]"*
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與研究人員預(yù)期相反的是，此邊緣電流并不是由電子或空穴產(chǎn)生的，而是由一種獨(dú)特的準(zhǔn)粒子所引發(fā)的現(xiàn)象。奇怪的是，這種準(zhǔn)粒子既沒(méi)有電荷也沒(méi)有能量，但運(yùn)動(dòng)時(shí)毫無(wú)阻力。此外，他們還觀察到混合準(zhǔn)粒子的成分在石墨烯邊緣的相對(duì)側(cè)移動(dòng)。 !`ol&QQ#
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這種獨(dú)特的性質(zhì)表明，他們所發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)粒子可能是物理學(xué)家?guī)资陙?lái)一直在追尋的那種準(zhǔn)粒子，也就是意大利理論物理學(xué)家埃托雷・馬約拉納 (Ettore Majorana) 于 1937 年預(yù)言的馬約拉納費(fèi)米子。 ,RP-)j"Wff
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“在無(wú)縫互連的石墨烯網(wǎng)絡(luò)中使用這種新的準(zhǔn)粒子開(kāi)發(fā)電子產(chǎn)品正在改變游戲規(guī)則，”de Heer 說(shuō)。 }E`Y.=
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