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碳基计算机时代来临,首个完全碳基的晶体管金属线被成功制造
浏览次数:58   信息来源:学术头条发布时间::2020-10-09

   

近几年,对于硅基芯片发展中,摩尔定律面临的物理瓶颈日趋严重,研究人员开始逐步探索碳纳米晶体管的研发。与硅基晶体管相比,碳基晶体管具有成本低、功耗小、效率高的显著优势。理论上来说,碳晶体管的极限运行速度是硅晶体管的5-10倍,而功耗方面,却只是后者的十分之一。但是,多年来一直面临制造工艺、材料等方面的发展难题。

925日,美国加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的物理学系教授Crommie、化学系教授Fischer及其同事在Science上发表了一项最新研究成果,这个由化学家和物理学家组成的团队创造出了一种完全由碳制成的金属线。金属线就像计算机芯片中用于连接晶体管的金属通道一样,将晶体管中的电子从一端传导到另一端,作为计算机的基本组成部分,晶体管也因此得以实现半导体元件的互连。加州大学伯克利分校的研究团队多年来一直致力于研究如何使用石墨烯纳米带制造半导体和绝缘体。石墨烯纳米带是由原子厚度的石墨烯组成的一维窄条,这种结构完全由碳原子组成,排列成相互连接的六角形。该团队证明,通过以正确的方式连接纳米带的短段,可以将每段中的电子排列成一个新的拓扑状态(一种特殊的量子波函数),从而产生可调谐的半导体特性。他们用类似的技术创造出一种长数十纳米、宽仅1纳米的导电金属线。利用化学方法,创造一个微小的变化,即可使纳米带状物的金属性提高20倍。

这种金属线为制造碳基电路的工具箱提供了最后一个工具,该创造必将加速推进碳基晶体管的研究进程,为碳基计算机的制造奠定坚实的基础。