石墨烯VS矽:挑戰半導體材料的下一代統治者
發布時間:2011-09-05 來源:IC購商城
新聞事件:
據《自然•通訊》雜誌報道,石墨烯的研究獲得新進展,讓石墨烯與金屬納米結構結合可將石墨烯的聚光能力提高20倍,改進後的石墨烯設備有望在未來的高速光子通訊中用作光敏器,一舉讓互聯網的速度提高幾十倍。
現在,很多科學家都開始認為,石墨烯將廣泛應用於超級計算機、觸摸屏和光子傳感器等多個領域。,從而取代矽成為未來的電子元件材料。
石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的二維晶體,隻有一層碳原子的厚度,是迄今最薄也最堅硬的材料,其導電、導熱性能超強,遠遠超過矽和其他傳統的半導體材料。
科學家早在1974年就從理論上提出石墨烯可能存在,但在此後很長時間裏,製取石墨烯的努力一直沒有成功。2004年,海姆和諾沃肖洛夫用普通膠帶從石墨 上剝離出石墨片,並重複操作,石墨片越來越薄,最終得到單層石墨片,即石墨烯。2010年,他們因此獲得諾貝爾物理學獎。
而近年來,石墨烯的應用發展也很迅猛。
2011年4月份,IBM向媒體展示了其最快的石墨烯晶體管,該產品每秒能執行1550億個循環操作,比之前的試驗用晶體管快50%。
2011年6月(yue)份(fen),據(ju)美(mei)國(guo)媒(mei)體(ti)報(bao)道(dao),美(mei)國(guo)華(hua)裔(yi)科(ke)學(xue)家(jia)使(shi)用(yong)納(na)米(mi)材(cai)料(liao)石(shi)墨(mo)烯(xi)最(zui)新(xin)研(yan)製(zhi)出(chu)了(le)一(yi)款(kuan)調(tiao)製(zhi)器(qi)。這(zhe)個(ge)隻(zhi)有(you)頭(tou)發(fa)絲(si)四(si)百(bai)分(fen)之(zhi)一(yi)細(xi)的(de)光(guang)學(xue)調(tiao)製(zhi)器(qi)具(ju)備(bei)的(de)高(gao)速(su)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)能(neng)力(li),有(you)望(wang)將(jiang)互(hu)聯(lian)網(wang)速(su)度(du)提(ti)高(gao)一(yi)萬(wan)倍(bei),一(yi)秒(miao)鍾(zhong)內(nei)下(xia)載(zai)一(yi)部(bu)高(gao)清(qing)電(dian)影(ying)指(zhi)日(ri)可(ke)待(dai)。
但是,其設備在實用過程中一直遭遇聚光效率低下這一瓶頸,石墨烯隻能吸收照射於其上的3%的光線來產生電力,其餘光線全成了“漏網之魚”。
現xian在zai,科ke學xue家jia通tong過guo將jiang石shi墨mo烯xi和he納na米mi金jin屬shu結jie構gou耦ou合he在zai一yi起qi,並bing將jiang金jin屬shu結jie構gou采cai用yong特te殊shu的de排pai列lie方fang法fa置zhi於yu石shi墨mo烯xi上shang解jie決jue了le這zhe個ge問wen題ti。這zhe種zhong所suo謂wei的de等deng離li子zi體ti納na米mi結jie構gou顯xian著zhu增zeng強qiang了le能neng被bei石shi墨mo烯xi感gan應ying的de光guang電dian場chang,並bing能neng有you效xiao地di將jiang光guang集ji中zhong在zai石shi墨mo烯xi上shang,將jiang石shi墨mo烯xi的de聚ju光guang性xing能neng提ti高gao了le20倍,而且其數據處理速度沒有受到絲毫影響。
迄qi今jin為wei止zhi,石shi墨mo烯xi的de主zhu要yao研yan究jiu領ling域yu一yi直zhi集ji中zhong於yu基ji礎chu物wu理li學xue和he電dian子zi學xue。而er這zhe項xiang最zui新xin的de技ji術shu將jiang使shi得de石shi墨mo烯xi在zai光guang子zi學xue和he光guang電dian子zi學xue領ling域yu也ye有you重zhong要yao的de應ying用yong潛qian力li,可ke用yong於yu製zhi造zao太tai陽yang能neng電dian池chi和he光guang敏min器qi等deng多duo種zhong有you用yong設she備bei。
目前,石墨烯在電子行業的應用中研發的方向主要有四個領域,包括:
1、石墨烯可替代晶矽應用在將芯片領域,將芯片速度提高到THZ級別。
2、石墨烯製成的鋰離子電池負極材料能夠大幅提高電池性能。
3、石墨烯製成的超級電容器,充電時間隻需1毫秒。
4、石墨烯可以替代ITO作為導電材料製成顯示器件。
可惜的是,就目前看來,石墨烯規模化供應和需求至少需要8-10niancainengshixianchanyehua。yinweixianzaixingyerengzailiangchanmosuojieduan,yemeiyouxingchengxiayoudeyingyonghexuqiu。erqieguoneicongshishimoxiyanjiudejigouzhuyaoweigedakeyanyuanxiaojiyixieshimochanpinshengchanqiye,隻能小量生產石墨烯樣品,並沒有規模化生產的能力。
但是作為新材料的王者,石墨烯無疑對矽構成了強烈的威脅。
- 石墨烯可與金屬納米結構結合
- 讓互聯網的速度提高幾十倍
據《自然•通訊》雜誌報道,石墨烯的研究獲得新進展,讓石墨烯與金屬納米結構結合可將石墨烯的聚光能力提高20倍,改進後的石墨烯設備有望在未來的高速光子通訊中用作光敏器,一舉讓互聯網的速度提高幾十倍。
現在,很多科學家都開始認為,石墨烯將廣泛應用於超級計算機、觸摸屏和光子傳感器等多個領域。,從而取代矽成為未來的電子元件材料。

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的二維晶體,隻有一層碳原子的厚度,是迄今最薄也最堅硬的材料,其導電、導熱性能超強,遠遠超過矽和其他傳統的半導體材料。
科學家早在1974年就從理論上提出石墨烯可能存在,但在此後很長時間裏,製取石墨烯的努力一直沒有成功。2004年,海姆和諾沃肖洛夫用普通膠帶從石墨 上剝離出石墨片,並重複操作,石墨片越來越薄,最終得到單層石墨片,即石墨烯。2010年,他們因此獲得諾貝爾物理學獎。
而近年來,石墨烯的應用發展也很迅猛。
2011年4月份,IBM向媒體展示了其最快的石墨烯晶體管,該產品每秒能執行1550億個循環操作,比之前的試驗用晶體管快50%。
2011年6月(yue)份(fen),據(ju)美(mei)國(guo)媒(mei)體(ti)報(bao)道(dao),美(mei)國(guo)華(hua)裔(yi)科(ke)學(xue)家(jia)使(shi)用(yong)納(na)米(mi)材(cai)料(liao)石(shi)墨(mo)烯(xi)最(zui)新(xin)研(yan)製(zhi)出(chu)了(le)一(yi)款(kuan)調(tiao)製(zhi)器(qi)。這(zhe)個(ge)隻(zhi)有(you)頭(tou)發(fa)絲(si)四(si)百(bai)分(fen)之(zhi)一(yi)細(xi)的(de)光(guang)學(xue)調(tiao)製(zhi)器(qi)具(ju)備(bei)的(de)高(gao)速(su)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)能(neng)力(li),有(you)望(wang)將(jiang)互(hu)聯(lian)網(wang)速(su)度(du)提(ti)高(gao)一(yi)萬(wan)倍(bei),一(yi)秒(miao)鍾(zhong)內(nei)下(xia)載(zai)一(yi)部(bu)高(gao)清(qing)電(dian)影(ying)指(zhi)日(ri)可(ke)待(dai)。
但是,其設備在實用過程中一直遭遇聚光效率低下這一瓶頸,石墨烯隻能吸收照射於其上的3%的光線來產生電力,其餘光線全成了“漏網之魚”。
現xian在zai,科ke學xue家jia通tong過guo將jiang石shi墨mo烯xi和he納na米mi金jin屬shu結jie構gou耦ou合he在zai一yi起qi,並bing將jiang金jin屬shu結jie構gou采cai用yong特te殊shu的de排pai列lie方fang法fa置zhi於yu石shi墨mo烯xi上shang解jie決jue了le這zhe個ge問wen題ti。這zhe種zhong所suo謂wei的de等deng離li子zi體ti納na米mi結jie構gou顯xian著zhu增zeng強qiang了le能neng被bei石shi墨mo烯xi感gan應ying的de光guang電dian場chang,並bing能neng有you效xiao地di將jiang光guang集ji中zhong在zai石shi墨mo烯xi上shang,將jiang石shi墨mo烯xi的de聚ju光guang性xing能neng提ti高gao了le20倍,而且其數據處理速度沒有受到絲毫影響。
迄qi今jin為wei止zhi,石shi墨mo烯xi的de主zhu要yao研yan究jiu領ling域yu一yi直zhi集ji中zhong於yu基ji礎chu物wu理li學xue和he電dian子zi學xue。而er這zhe項xiang最zui新xin的de技ji術shu將jiang使shi得de石shi墨mo烯xi在zai光guang子zi學xue和he光guang電dian子zi學xue領ling域yu也ye有you重zhong要yao的de應ying用yong潛qian力li,可ke用yong於yu製zhi造zao太tai陽yang能neng電dian池chi和he光guang敏min器qi等deng多duo種zhong有you用yong設she備bei。
目前,石墨烯在電子行業的應用中研發的方向主要有四個領域,包括:
1、石墨烯可替代晶矽應用在將芯片領域,將芯片速度提高到THZ級別。
2、石墨烯製成的鋰離子電池負極材料能夠大幅提高電池性能。
3、石墨烯製成的超級電容器,充電時間隻需1毫秒。
4、石墨烯可以替代ITO作為導電材料製成顯示器件。
可惜的是,就目前看來,石墨烯規模化供應和需求至少需要8-10niancainengshixianchanyehua。yinweixianzaixingyerengzailiangchanmosuojieduan,yemeiyouxingchengxiayoudeyingyonghexuqiu。erqieguoneicongshishimoxiyanjiudejigouzhuyaoweigedakeyanyuanxiaojiyixieshimochanpinshengchanqiye,隻能小量生產石墨烯樣品,並沒有規模化生產的能力。
但是作為新材料的王者,石墨烯無疑對矽構成了強烈的威脅。
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