首页 > 新车图片 > 新车图片 > 石墨烯制成世界首个功能半导体,电子迁移率是硅的10倍

石墨烯制成世界首个功能半导体,电子迁移率是硅的10倍

发布时间:2024-01-05 22:31:44来源: 19333647

中外科学家用石墨烯制成世界首个功能半导体,石墨烯半导体的电子迁移率是硅的10倍。

中外科学家用石墨烯制成了世界首个功能半导体,石墨烯半导体的电子迁移率是硅的10倍。这种新型半导体可用于制造更小更快的电子设备,抑或用于量子计算。相关研究当地时间1月3日发布在《自然》杂志上。

半导体是在特定条件下导电的材料,是电子设备的基本部件。而石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构材料,只有一个碳原子厚度,属于二维材料。石墨烯在自然形态下既非半导体也非金属。

美国佐治亚理工学院物理学教授瓦尔特·德希尔(Walter de Heer)领导的研究小组开发了一种石墨烯半导体。这种半导体与传统的微电子加工方法兼容,这也是替代硅的必要条件。

瓦尔特·德希尔在职业生涯早期就开始探索碳基材料的半导体潜力,2001年转向石墨烯研究。他表示,石墨烯是一种非常坚固的材料,可处理非常大的电流,他希望将石墨烯的特性引入电子学。

研究团队生产了一种生长在碳化硅晶体表面的单晶石墨烯,也就是外延石墨烯。他们发现,当制作得当时,外延石墨烯与碳化硅产生化学键合,并显示半导体特性。在接下来的十年里,他们在佐治亚理工学院完善这种材料,后来又与天津大学天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心合作。

研究人员把原子放在石墨烯上,通过掺杂电子来观察材料是否为良导体。测量发现,石墨烯半导体的电子迁移率是硅的10倍,也就是说,电子以非常低的电阻移动,这在电子学中意味着更快的计算速度。“这就像在砾石路上开车和在高速公路上开车一样。”瓦尔特·德希尔表示。

“带隙”是允许半导体开关的关键电子特性,当施加电场时它可以打开或关闭,这也是所有晶体管和硅电子的工作原理。石墨烯缺乏固有带隙,石墨烯电子学研究的主要问题是如何打开和关闭它,使它能像硅一样工作。天津大学天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心教授、论文合著者马雷表示,团队的技术实现了带隙,这也是实现石墨烯电子学的关键一步。

佐治亚理工学院表示,该团队研发的石墨烯半导体是目前用于纳米电子学时唯一具备所有必要特性的二维半导体,其电学特性远优于目前正在开发的其他任何二维半导体。外延石墨烯或导致电子学领域的范式转变,这种材料可以利用电子的量子力学波动特性,这也是量子计算的必要条件。

被誉为“石墨烯之父”的诺贝尔物理学奖得主安德烈·盖姆(Andre Geim)2022年时曾对澎湃科技(www.thepaper.cn)表示,石墨烯是一大类材料的“昵称”,这些材料在不同行业都有潜力,例如石墨烯被誉为推动电子工业发展的新材料。现在,人们相信在电子工业的某些领域,这种材料比硅要更有优势。“虽然目前似乎没有任何革命性的应用,但在未来,通过不断改进,将进一步提高产品质量从而实现革命性应用……但我们仍然需要等10年甚至20年。”

新车图片更多>>

宝马CES2025全球首发:新世代超感智能座舱,重塑人机交互体验 小米韩国法人成立,业务涵盖汽车销售,不排除SU7韩国上市! 华山A2000首次亮相,黑芝麻智能携“芯”成果参展CES 2025 宁德时代参投新公司,哪吒汽车转经销商,极氪007GT等新车型来袭 2025款皓瀚低价上市,配置增减引热议,能否扭转销量颓势? 比亚迪“夏”混动MPV惊艳亮相,国产车颜值与科技并进新时代? 2025款大众ID.4 CROZZ焕新上市,动力智驾双升级,最低仅售14.99万! 朗逸新锐6.98万起,2025年还香吗?新款即将上市,性价比如何? 全新奥迪Q7基本定妆!外形体量感仍在,前脸撞脸国产车? 2025年了,合资混动车还能买吗? 创七年新高!长安汽车2024年全年销量超268万辆 比亚迪唐L信息和猜想:零百3.9s,可能搭载3电机,腾势N9青春版? 谁最有诚意?2025年大众/丰田/本田/日产都有“大招” 新能源车企销量完成率:小米超额,赛力斯只完成71.15% 启源方案入围金砖国家解决方案奖,加速新能源电动重卡落地应用 要跟揽胜比派头?传祺S7说我还有冰箱彩电大沙发 11月紧凑型轿车销量榜,Model 3排第3名,迈腾排第5名 5米车长,配彩电、冰箱、大沙发,eπ008五座版上市限时17.86万起 11月紧凑型MPV销量排行榜,极狐考拉排第3,奔腾NAT排第6 11月插电式混动轿车销量榜,海豹06排第2,汉DM排第4 11月插电式混动SUV销量排行榜,唐DM排第4,蓝山排第9 11月纯电动MPV销量榜,小鹏X9排第3,梦想家EV排第7 11月紧凑型轿车销量榜(完整版),轩逸排第2,思域排第13 1-11月SUV销量排行榜,元PLUS排第3,问界M7排第8 新款腾势D9:12月26日上市,换装第五代DM技术、有高阶智驾 新车一年跑不到8000公里,还按公里数保养吗? 小米YU7实车首爆,将于2025年6月上市,或售30万起 阿维塔06新车曝光:超长车身配增程纯电,能否撼动特斯拉地位? “含华量”最高的汽车?智界R7增程版亮相 搭载华为首发系统! 沃尔沃ES90纯电版明年3月首发!或同步推出旅行版