科學家研發石墨烯晶體管便捷制造方法
2012-07-27
據物理學家組織網近日報道，德國和瑞典的科學家發現，在碳化硅晶體上使用一個類似簡單的平板印刷過程，就可以制造石墨烯晶體管，目前尚不知將模型按比例縮小后，其運行速度為多少，但該突破有望讓他們研制出基于石墨烯芯片而非碳基芯片的計算機。研究發表在《自然·通訊》雜志上。
石墨烯的導電、導熱性能遠超硅和其他傳統的半導體材料，而由硅制成的晶體管大小正接近極限，科學家們認為，納米尺度的碳材料可能是“救命稻草”，石墨烯未來有望取代硅成為電子元件材料。不過，使用石墨烯制造芯片的主要目的并非完全是為了給芯片“瘦身”，而是借助其高效的導電能力，在不必使芯片變得更小的情況下，讓其運行得更快。
但是，石墨烯的使用還面臨著難與其他金屬(諸如電極)相連接、很容易破碎、并非天然半導體等問題，需找到一種方法讓它像半導體一樣，以便制造出計算機的基礎元件——晶體管。德國和瑞典科學家現在找到了一種新辦法。
此前研究發現，如果碳化硅晶體被烘焙到合適的程度，其表面的硅原子會被推擠出來，僅留下一層碳，這就是石墨烯。由于石墨烯層會一直同位于其下的多層碳化硅(一種半導體)依附在一起，這表明，采用這種方式得到的石墨烯材料能被用來制造晶體管。
于是研究團隊使用一束高能的帶電原子將材料蝕刻成隧道以制造出讓晶體管得以運行所必需的零件：源極、柵極(門)和漏極。科學家們也發現，在蝕刻中間的隧道時，使用氧氣能將中間隧道從觸頭轉變為門，最終，他們制造出了一個能起作用的晶體管。
因為科學家們為了研究方便按比例放大了晶體管的尺寸，所以他們現在仍然不知道新晶體管的運行速度實際上會增加多少;也不知道一旦將其按比例縮小后，其運行速度又為多少。但他們知道，能用石墨烯制造出這種能起作用的晶體管，也是計算機工程師們一直在翹首以盼的突破，暗示著只需一個簡單的平板印刷步驟而無需金屬互連設備，就可以制造出晶體管、二極管、電阻器以及最終的集成電路。
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