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中新網(wǎng)5月29日電 據(jù)美國《世界日報》報道,美國斯坦福大學(xué)化學(xué)系教授戴宏杰領(lǐng)導(dǎo)研究團隊,發(fā)現(xiàn)石墨納米帶(graphene nanoribbon)可作為半導(dǎo)體晶體材料,此在未來可能整合于高表現(xiàn)計算機芯片,增加芯片速度與效能、降低耗熱量,取代現(xiàn)今大部分由硅做成的芯片。
戴宏杰率領(lǐng)多位博士及博士后研究生進行這項研究計劃,他表示,這是學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)界首次將石墨納米帶做成具有半導(dǎo)體性能,未來有希望將其做成半導(dǎo)體晶體管。目前用在計算機設(shè)備的材料是硅,希望有一天能將石墨納米帶用在計算機芯片。這項研究內(nèi)容已于23日登上科學(xué)雜志《PhysicalReview Letters》線上版。
“碳到處都有,我們主要將石墨納米帶做得很小很窄,促使它具有半導(dǎo)體性能。因為體積大塊的碳,性質(zhì)與金屬比較像,做小則能具有半導(dǎo)體材料特性。此研究是化學(xué)材料與電子應(yīng)用結(jié)合。”戴宏杰指出,石墨納米帶比硅有優(yōu)勢,速度要快、耗熱量少、能加快計算機運作,將是未來的半導(dǎo)體候選材料,電子器件材料選擇。
根據(jù)摩爾定律,晶體使用量每兩年會倍增,研究人員預(yù)估,硅芯片可能在未來10年達(dá)到使用最大量而面臨短缺現(xiàn)象。此外,硅常有過熱問題。研究團隊將石墨納米帶做成比人類頭發(fā)還細(xì)五萬倍,并具有半導(dǎo)體材料性能,未來可能用于計算機芯片制造。
不過,石墨納米帶未來能否完全取代硅成為半導(dǎo)體新材料,目前仍在實驗測試階段。戴宏杰透露,研究計劃受到英特爾支持,贊助部分研究經(jīng)費,未來還將持續(xù)支持研究。
戴宏杰也說,石墨納米帶比硅更具有高速特性,然而,因為不同的碳取材來源,每個石墨納米帶的特性也不同,根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)有不同的特性,有些具有較多的半導(dǎo)體性能,有些則是有較多的金屬性質(zhì)。不過,金屬納米管絕不可能用于電子裝置,如何掌控取材與性能,是未來將石墨納米帶用于半導(dǎo)體晶體使用的問題。
戴宏杰先前研究的碳納米管 (carbon nanotube),與石墨納米帶組成元素相同,都是碳,也是世界上非;钴S的材料之一,全球有很多實驗室都在進行碳納米管研究。
他指出,碳納米管可用在極小的轉(zhuǎn)換器與電子機械裝置上,包括從材料輸送轉(zhuǎn)換成電子訊號的晶體管。他強調(diào),以化學(xué)合成方法從事碳納米管研究,不光是合成,還有物理性能研究與相關(guān)應(yīng)用前景,范圍相當(dāng)廣泛。(吳日君)
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