当科学家研发石墨烯晶体管便捷制造方法

科学家研发石墨烯晶体管便捷制造方法

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料[1]。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在[1]，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年第3种情况：此时应改变推板与齿杆头接触面的角度诺贝尔物理学奖[2]。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料[3] ，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光 [4]；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率*超过15000 cm2/V·s，又比纳混凝土压力实验机的结构与操作方法你真的了解吗米碳管或硅晶体*高，而电阻率只约 Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料[1]。因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。 石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。

中国科技讯 据物理学家组织近道，德国和瑞典的科学家发现，在碳化硅晶体上使用一个类似简单的平板印刷过程，就可以制造石墨烯晶体管，目前尚不知将模型按比例缩小后，其运行速度为多少，但该突破有望让他们研制出基于石墨烯芯片而非碳基芯片的计算机。研究发表在《自然·通讯》杂志上。

石墨烯的导电、导热性能远超硅和其他传统的半导体材料，而由硅制成的晶体管大小正接近极限，科学家们认为，纳米尺度的碳材料可能是“救命稻草”，石墨烯未来有望取代硅成为电子元件材料。不过，使用石墨烯制造芯片弊公司称之为ST引申计、DTF引申计的主要目的并非完全是为了给芯片“瘦身”，而是借助其高效的导电能力，在不必使芯片变得更小的情况下，让其运行得更快。

但是，石墨烯的使用还面临着难与其他金属（诸如电极）相连接、很容易破碎、并非天然半导体等问题，需找到一种方法让它像半导体一样，以便制造出计算机的基础元件——晶体管。德国和瑞典科学家现在找到了一种新办法。

此前研究发现，如果碳化硅晶体被烘焙到合适的程度，其表面的硅原子会被推挤出来，仅留下一层碳，这就是石墨烯。由于石墨烯层会一直同位于其下的多层碳化硅（一种半导体）依附在一起，这表明，采用这种方式得到的石墨烯材料能被用来制造晶体管。

于是研究团队使用一束高能的带电原子将材料蚀刻成隧道以制造出让晶体管得以运行所必需的零件：源极、栅极（门）和漏极。科学家们也发现，在蚀刻中间的隧道时，使用氧气能将中间隧道从触头转变为门，最终，他们制造出了一个能起作用的晶体管。

因为科学家们为了研究方便按比例放大了晶体管的尺寸，所以他们现在仍然不知道新晶体管的发现疑问及时采用处理办法运行速度实际上会增加多少；也不知道一旦将其按比例缩小后，其运行速度又为多少。但他们知道，能用石墨烯制造出这种能起作用的晶体管，也是计算机工程师们一直在翘首以盼的突破，暗示着只需一个简单的平板印刷步骤而无需金属互连设备，就可以制造出晶体管、二极管、电阻器以及最终的集成电路。