Историческа еволюция и текущо положение на въглеродните нанотръби транзистори
Наскоро екип, ръководен от академица Пен Лианмао и професор Джан Жийон от Пекинския университет, постигна значителен напредък в областта на 90-нанометровите въглеродни нанотръби транзистори.Това постижение показва, че силно интегрираните транзистори на въглеродните нанотръби не само показват голям потенциал при 90 нанометър и по-високи технологични възли, но също така предоставят значително доказателство за перспективите на приложението на полупроводници на базата на въглерод.Още по-забележителното е, че това изследване не само демонстрира дълбоките прозрения на въглеродните нанотръби в изследването на интегрални схеми, базирани на всички въглероди, но е докладвано и от списанието „Nature Electronics“, предвещавайки пристигането на нова технологична технологичнаЕра.
Поглеждайки назад към историята, през 2005 г., Intel изрази съмнения в документ за възможността въглеродни нанотръби, надминаващи транзистори от N-тип на силиций.С течение на времето обаче законът на Мур постепенно изтича и намирането на заместители на материалите, базирани на силиций, се превърна в важна посока за развитието на информационната индустрия.Въпреки че въглеродните нанотръби се разглеждат като потенциални алтернативи, много предизвикателства остават при извършване на транзистори по време на традиционните допинг процеси.
През 2007 г. екипът на академица Пен Лианмао предложи революционен метод за недопинги за приготвяне на устройства с CMOS на въглеродни нанотръби и успешно произвеждаше транзистори с въглеродни нанотръби с производителност, надвишаващи тази на транзисторите на базата на силиций със същия размер.Десет години по-късно, през 2017 г., екипът публикува изследвания на транзисторите с полеви ефекти на въглеродните нанотръби от най-високата порта в 5-нанометровия технологичен възел в науката, демонстрирайки значителните предимства на устройството по отношение на вътрешната ефективност и всеобхватните показатели за консумация на енергия.
Перспективи на приложение на въглеродни материали на пазара
Организацията за пазарни проучвания IDTECHEX посочи, че тъй като размерът на устройствата на базата на силиций се свива близо до физическите граници, гъвкавата обработка на силиконови материали постепенно среща затруднения.В същото време пробивите в въглеродните материали предоставят нови опции за гъвкава електроника.По -специално, въглеродните нанотръби (CNT) и графен се разпознават като идеални материали в областта на гъвкавата електроника поради техните отлични електрически свойства, светлинна пропускливост и пластичност.
Широки перспективи за пазара на усъвършенствани материали
Разширените материали са поле, което обхваща различни материали, като нанотръби, нановолокна, графен, други двуизмерни материали, квантови точки, метаматериали, аерогели, биоматериали и др. Разработване на материали информатика и нови методи за обработка, като 3D печати адитивното производство осигуряват силен тласък за развитието на науката за материалите.Основните свойства на тези материали включват екраниране на електромагнитни смущения, термично управление, нисък (или отрицателен) въглероден отпечатък и оптоелектронни свойства, които ще стимулират развитието на полупроводникови и модерни производствени процеси на опаковки.Според прогнозата на Idtechex тези напреднали материали ще играят важна роля на следните развиващи се пазари:
Електрически превозни средства: Пазарът на електрически превозни средства на сушата, морето и въздуха се очаква да достигне 2,3 трилиона долара до 2041 г.
Носещи устройства: Очаква се размерът на пазара да достигне 138 милиарда щатски долара до 2025 г.
Автономни превозни средства (ADAS): Очаква се до 2042 г. 25% от мили от пътнически превозни средства да бъдат завършени от автономни превозни средства.
Улавяне на въглерод, използване и съхранение (CCU): До 2040 г. се очаква глобалният капацитет за улавяне на въглерод да достигне 1,265 милиона тона.
5G и индустрия 4.0: Очаква се пазарът на 5G да достигне 1 трилион долара до 2032 г.
в заключение:
Изследването и развитието на транзисторите на въглеродните нанотръби не само представляват основен пробив в полупроводниковите технологии, но и предвещава широките перспективи за развитие на материалознанието в бъдеще.Тъй като се появяват повече случаи на изследвания и приложения, можем да очакваме, че прилагането на въглеродни материали в множество области ще се превърне в ключов фактор за насърчаване на технологичните иновации и индустриалните промени.