基于碳而不是硅的晶体管可以给计算机带来更快的速度,并大幅降低功耗(想想一部手机可以保持数月的电量),但是从目前看来,构建有效的碳基电路所需的工具集仍然不完整。
加州大学伯克利分校的化学家和物理学家团队终于在工具箱中创建了最后一个工具,即完全由碳制成的金属线,这为进一步开展研究以建立碳基晶体管奠定了基础。加州大学伯克利分校化学教授felix fischer表示:“将这种技术整合在一起,是在碳纤维材料领域内,停留在相同的材料中,”他指出,用相同的材料制造所有电路元件的能力可以制造出来,且更轻松。“这是在全碳基集成电路架构的全局中缺少的关键事物之一。”felix fischer强调金属线(例如用于连接计算机芯片中晶体管的金属通道)将电子从一个设备运到另一个设备,并互连晶体管(计算机的构建模块)中的半导体元件。加州大学伯克利分校(uc berkeley)小组已经致力于如何用石墨烯纳米带(graphene nanoribbons)制造半导体和绝缘体,石墨烯纳米带是一维窄的,只有一个原子厚的石墨烯带,这种结构完全由碳原子组成,排列成相互连接的六角形,类似于鸡肉线。新的碳基金属也是石墨烯纳米带,但设计时要注意全碳晶体管中半导体纳米带之间的导电电子。fischer的同事,加州大学伯克利分校的物理学教授michael crommie说,金属纳米带是通过将它们由较小的相同构造块组装而成的,采用自下而上的方法。每个结构单元均贡献一个电子,该电子可沿纳米带自由流动。尽管其他碳基材料(如扩展的2d石墨烯和碳纳米管片)可以是金属的,但它们也存在问题。例如,将2d石墨烯薄片重塑为纳米级条,可自发地将其变成半导体,甚至绝缘体。碳纳米管是极好的导体,不能以与纳米带相同的精度和可重复性大量制备。crommie说:“纳米带使我们能够使用自底向上的方法化学访问各种结构,而纳米管尚无法做到这一点。” “这使我们能够将电子基本缝合在一起,以创建金属纳米带,而以前没有做过。这是石墨烯纳米带技术领域的重大挑战之一,也是我们对此感到如此兴奋的原因。”金属石墨烯纳米带(具有宽的,部分填充的金属电子带特征)具有可与2d石墨烯本身相媲美的电导率。我们认为金属线确实是一项突破;fischer补充道,这是我们首次有意用碳基材料有意制造一种超窄金属导体——一种良好的本征导体。加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室(berkeley lab)的crommie,fischer及其同事将在9月25日的《科学》杂志上发表他们的发现 。
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来源: 半导体行业观察
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