Süsiniknanotorude transistoride ajalooline areng ja praegune olukord
Hiljuti on Pekingi ülikooli akadeemiku Peng Lianmao ja professor Zhang Zhiyongi juhitud meeskond teinud olulisi edusamme 90-nanomeetrise süsiniknanotorude transistori valdkonnas.See saavutus näitab, et väga integreeritud süsiniknanotorude transistorid ei näita mitte ainult suurt potentsiaali 90 nanomeetri ja kõrgema tehnoloogia sõlmides, vaid annavad ka olulisi tõendeid süsinikupõhiste pooljuhtide rakenduse väljavaadete kohta.Veelgi tähelepanuväärsem on see, et see uurimistöö mitte ainult ei näita süsinik-nanotorude sügavat teadmist kõigi süsinikpõhiste integreeritud vooluahelate uurimisel, vaid on ka ajakiri "Looduselektroonika" teatanud, kuulutades uue tehnoloogilise saabumiseajastu.
Ajaloole tagasi vaadates avaldas Intel 2005. aastal kahtlusi paberis, kuidas süsiniknanotorusid ületavad ränipõhised N-tüüpi transistorid.Aja möödudes aegub Moore'i seadus järk-järgult ja ränipõhiste materjalide asendajate leidmine on muutunud infotööstuse arendamiseks oluliseks suunaks.Ehkki süsiniknanotorusid vaadeldakse võimalike alternatiividena, on traditsiooniliste dopinguprotsesside ajal transistoride valmistamisel endiselt palju väljakutseid.
2007. aastal pakkus akadeemik Peng Lianmao meeskond välja revolutsioonilise mitte-dopingu meetodi süsiniknanotorude CMOS-seadmete valmistamiseks ja edukalt süsiniknanotorude transistorid, mille jõudlus ületas sama suurusega ränipõhiseid transistoreid.Kümme aastat hiljem, 2017. aastal, avaldas meeskond teadusuuringuid tipptasemel süsiniku nanotorude põllutransistoride kohta 5-nanomeetri tehnoloogia sõlmes teaduses, mis näitab seadme olulisi eeliseid sisemise jõudluse ja põhjalike energiatarbijate näitajate osas.
Süsinikupõhiste materjalide rakenduse väljavaated turul
Turu-uuringute organisatsioon Idtechex tõi välja, et kui ränipõhiste seadmete suurus kahaneb füüsiliste piiride lähedale, on ränimaterjalide paindlik töötlemine järk-järgult kitsaskohtadega.Samal ajal pakuvad läbimurded süsinikupõhistes materjalides paindliku elektroonika jaoks uusi võimalusi.Täpsemalt, süsiniknanotorusid (CNT) ja grafeeni peetakse nende suurepäraste elektriliste omaduste, valguse läbilaskvuse ja elastsuse tõttu paindliku elektroonika valdkonnas ideaalsete materjalidena.
Laiad väljavaated arenenud materjalide turule
Täiustatud materjalid on valdkond, mis hõlmab mitmesuguseid materjale, näiteks nanotorusid, nanokiudu, grafeen, muud kahemõõtmelised materjalid, kvantpunktid, metamaterjalid, aerogeelid, biomaterjalid jneja lisatootmine annab tugeva tõuke materjaliteaduse edendamisele.Nende materjalide peamised omadused hõlmavad elektromagnetilisi häirete varjestust, soojuslikku juhtimist, madalat (või negatiivset) süsinikujalajälge ja optoelektroonilisi omadusi, mis suurendavad pooljuhtide ja täiustatud pakendite tootmisprotsesside arengut.Idtechexi prognoosi kohaselt mängivad need täiustatud materjalid olulist rolli järgmistel arenevatel turgudel:
Elektrisõidukid: elektrisõidukite turg maismaal, merel ja õhus eeldatakse 2041. aastaks 2,3 triljoni dollarini.
Kandatavad seadmed: turu suurus ulatub 2025. aastaks eeldatavasti 138 miljardi dollarini.
Autonoomsed sõidukid (ADAS): Eeldatakse, et 2042. aastaks valmib 25% reisijate miilidest autonoomsete sõidukite abil.
Süsiniku kogumine, kasutamine ja ladustamine (CCUS): 2040. aastaks on globaalne süsiniku kogumise võimsus eeldatavalt 1,265 miljonit tonni.
5G ja tööstus 4.0: 5G turg jõuab 2032. aastaks eeldatavasti 1 triljonini dollarini.
Kokkuvõtteks:
Süsiniknanotorude transistoride uurimine ja arendamine ei esinda mitte ainult pooljuhtide tehnoloogia suurt läbimurret, vaid kuulutab tulevikus ka materjaliteaduse laiaulatuslikke väljavaateid.Kui ilmnevad rohkem teadusuuringute ja rakendusjuhtumeid, võime oodata, et süsinikupõhiste materjalide kasutamine mitmes valdkonnas saab võtmetegur tehnoloogiliste innovatsiooni ja tööstuslike muutuste edendamisel.