Hiilen nanoputken transistorien historiallinen kehitys ja nykyinen tilanne
Äskettäin akateemikko Peng Lianmaon ja Pekingin yliopiston professori Zhang Zhiyongin johtama ryhmä on edistynyt merkittävästi 90 nanometrin hiilinanoputken transistorien alalla.Tämä saavutus osoittaa, että erittäin integroidut hiilinanoputken transistorit eivät vain osoita suurta potentiaalia 90 nanometrillä ja korkeammilla teknologiasolmuilla, vaan tarjoavat myös huomattavia todisteita hiilipohjaisten puolijohteiden sovellusnäkymistä.Vielä huomattavampaa on, että tämä tutkimus ei vain osoita hiilinanoputkien syvällistä näkemystä kaikista hiilipohjaisten integroitujen piirien tutkimuksessa, mutta se on myös ilmoittanut lehden "Nature Electronics", julistaen uuden teknologian saapuminenaikakausi.
Historiaan katsottuna vuonna 2005 Intel ilmaisi epäilyksensä paperissa hiilinanoputkien mahdollisuudesta ylittää piitäpohjaiset N-tyyppiset transistorit.Ajan myötä Mooren laki päättyy vähitellen ja piipohjaisten materiaalien korvikkeiden löytämisestä on tullut tärkeä suunta tietoteollisuuden kehittämiselle.Vaikka hiilinanoputkia pidetään potentiaalisina vaihtoehtoina, monet haasteet ovat edelleen transistorien tekemisessä perinteisten dopingprosessien aikana.
Vuonna 2007 akateemikko Peng Lianmaon ryhmä ehdotti vallankumouksellista ei-doping-menetelmää hiilinanoputkien CMOS-laitteiden valmistelemiseksi ja onnistuneesti tuottamaan hiilinanoputken transistoreita, joiden suorituskyky ylittää samankokoisten piipohjaisten transistorien suorituskyvyn.Kymmenen vuotta myöhemmin, vuonna 2017, tiimi julkaisi tutkimuksen ylimmän portin hiilinanoputkien kenttätransistoreista tieteen 5-nanometrin teknologiasolmussa osoittaen laitteen merkittäviä etuja luontaisen suorituskyvyn ja kattavien virrankulutusindikaattoreiden suhteen.
Hiilipohjaisten materiaalien sovellusnäkymät markkinoilla
Markkinatutkimusorganisaatio IDTECHEX huomautti, että kun piidakalvojen koon koko kutistuu lähellä fyysisiä rajoja, piidateriaalien joustava prosessointi kohtaa vähitellen pullonkauloja.Samanaikaisesti hiilipohjaisten materiaalien läpimurtoja tarjoavat uusia vaihtoehtoja joustavalle elektroniikalle.Erityisesti hiilinanoputket (CNT) ja grafeeni tunnistetaan ihanteellisiksi materiaaleiksi joustavan elektroniikan kentällä niiden erinomaisten sähköominaisuuksien, valon läpäisyn ja ulottuvuuden vuoksi.
Laajat näkymät edistyneille materiaalimarkkinoille
Advanced Materials on kenttä, joka kattaa erilaisia materiaaleja, kuten nanoputkia, nanokuituja, grafeenia, muita kaksiulotteisia materiaaleja, kvanttipisteitä, metamateriaaleja, aerogeelejä, biomateriaaleja jne. Materiaalien tietotekniikan ja uusien käsittelymenetelmien kehittäminen, kuten 3D-tulostusja lisäainevalmistus tarjoaa voimakkaan sysäyksen materiaalitieteen edistämiselle.Näiden materiaalien keskeisiä ominaisuuksia ovat sähkömagneettiset häiriöiden suojaus, lämmönhallinta, matala (tai negatiivinen) hiilijalanjälki ja optoelektroniset ominaisuudet, jotka johtavat puolijohde- ja edistyneiden pakkausvalmistusprosessien kehitystä.IdTeChexin ennusteen mukaan näillä edistyneillä materiaaleilla on tärkeä rooli seuraavilla kehittyvillä markkinoilla:
Sähköajoneuvot: Maa -alueen, meren ja ilman sähköajoneuvojen markkinoiden odotetaan nousevan 2,3 biljoonaan dollariin vuoteen 2041 mennessä.
Pudottavat laitteet: Markkinoiden koon odotetaan nousevan 138 miljardiin dollariin vuoteen 2025 mennessä.
Autonomiset ajoneuvot (ADAS): On odotettavissa, että vuoteen 2042 mennessä 25% matkustaja -mailista saadaan päätökseen autonomisilla ajoneuvoilla.
Hiilen sieppaus, hyödyntäminen ja varastointi (CCUS): Vuoteen 2040 mennessä globaalin hiilen sieppauskapasiteetin odotetaan saavuttavan 1 265 miljoonaa tonnia.
5G ja teollisuus 4.0: 5G -markkinoiden odotetaan nousevan 1 biljoonaan dollariin vuoteen 2032 mennessä.
tiivistettynä:
Hiilinanoputken transistorien tutkimus ja kehittäminen ei ole vain merkittävää läpimurtoa puolijohdeteknologiassa, vaan myös julistaa tulevaisuudessa materiaalitieteiden laajat kehitysnäkymät.Kun lisää tutkimus- ja sovellustapauksia syntyy, voimme odottaa, että hiilipohjaisten materiaalien soveltamisesta useilla aloilla tulee avaintekijä teknologisen innovaatioiden ja teollisuusmuutosten edistämisessä.