Ιστορική εξέλιξη και τρέχουσα κατάσταση των τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα
Πρόσφατα, μια ομάδα με επικεφαλής τον ακαδημαϊκό Peng Lianmao και τον καθηγητή Zhang Zhiyong του Πανεπιστημίου του Πεκίνο έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο στον τομέα των τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα 90 νανομέτρων.Αυτό το επίτευγμα δείχνει ότι τα υψηλής ολοκληρωμένα τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα δεν δείχνουν μόνο μεγάλες δυνατότητες σε 90 νανομετρύεις και κόμβους υψηλότερης τεχνολογίας, αλλά και να παρέχουν σημαντικές αποδείξεις για τις προοπτικές εφαρμογής των ημιαγωγών με βάση τον άνθρακα.Αυτό που είναι ακόμη πιο αξιοσημείωτο είναι ότι αυτή η έρευνα όχι μόνο καταδεικνύει τις βαθιές γνώσεις των νανοσωλήνων άνθρακα στην έρευνα ολοκληρωμένων κυκλωμάτων με βάση τον άνθρακα, αλλά έχει επίσης αναφερθεί από το περιοδικό "Electronics Nature", προκαλώντας την άφιξη ενός νέου τεχνολογικούεποχή.
Κοιτάζοντας πίσω στην ιστορία, το 2005, η Intel εξέφρασε αμφιβολίες σε ένα έγγραφο σχετικά με τη δυνατότητα των νανοσωλήνων άνθρακα που ξεπερνούν τα τρανζίστορ τύπου Ν-τύπου με βάση το πυρίτιο.Ωστόσο, με την πάροδο του χρόνου, ο νόμος του Moore λήγει σταδιακά και η εξεύρεση υποκατάστατων υλικών που βασίζονται σε πυρίτιο έχει γίνει μια σημαντική κατεύθυνση για την ανάπτυξη της βιομηχανίας πληροφοριών.Αν και οι νανοσωλήνες άνθρακα θεωρούνται πιθανές εναλλακτικές λύσεις, πολλές προκλήσεις παραμένουν στην παραγωγή τρανζίστορ κατά τη διάρκεια των παραδοσιακών διαδικασιών ντόπινγκ.
Το 2007, η ομάδα του ακαδημαϊκού Peng Lianmao πρότεινε μια επαναστατική μέθοδο μη ντόπινγκ για την παρασκευή συσκευών CMOS νανοσωλήνων άνθρακα και παρήγαγε με επιτυχία τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα με απόδοση που υπερβαίνει εκείνη των τρανζίστορ με βάση το πυρίτιο του ίδιου μεγέθους.Δέκα χρόνια αργότερα, το 2017, η ομάδα δημοσίευσε την έρευνα σχετικά με τα τρανζίστορ με επιρροή πεδίου πεδίου από το νανοσωματικό άνθρακα στον κόμβο της επιστήμης 5 νανοσωματιδίων στην επιστήμη, αποδεικνύοντας τα σημαντικά πλεονεκτήματα της συσκευής όσον αφορά την εγγενή απόδοση και τους ολοκληρωμένους δείκτες κατανάλωσης ενέργειας.
Προοπτικές εφαρμογής υλικών με βάση τον άνθρακα στην αγορά
Ο οργανισμός έρευνας αγοράς Idtechex επεσήμανε ότι καθώς το μέγεθος των συσκευών που βασίζονται σε πυρίτιο συρρικνώνεται κοντά σε φυσικά όρια, η ευέλικτη επεξεργασία υλικών πυριτίου αντιμετωπίζει σταδιακά τις συμφόρους.Ταυτόχρονα, οι ανακαλύψεις σε υλικά με βάση τον άνθρακα παρέχουν νέες επιλογές για ευέλικτα ηλεκτρονικά.Συγκεκριμένα, οι νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) και το graphene αναγνωρίζονται ως ιδανικά υλικά στον τομέα των ευέλικτων ηλεκτρονικών λόγω των εξαιρετικών ηλεκτρικών ιδιοτήτων τους, της μετάδοσης φωτός και της ολκιμότητας.
Ευρείες προοπτικές για την αγορά προηγμένων υλικών
Τα προηγμένα υλικά είναι ένα πεδίο που καλύπτει μια ποικιλία υλικών, όπως νανοσωλήνες, νανοϊνών, γραφένιο, άλλα δισδιάστατα υλικά, κβαντικές κουκίδες, μετα-υλικά, αεροσκάφη, βιοϋλικά κλπ.και η παραγωγή προσθέτων παρέχουν ισχυρή ώθηση για την πρόοδο της επιστήμης των υλικών.Οι βασικές ιδιότητες αυτών των υλικών περιλαμβάνουν ηλεκτρομαγνητική θωράκιση παρεμβολής, θερμική διαχείριση, χαμηλό (ή αρνητικό) αποτύπωμα άνθρακα και οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες, οι οποίες θα οδηγήσουν στην εξέλιξη των διεργασιών παραγωγής ημιαγωγών και προχωρημένων συσκευασιών.Σύμφωνα με την πρόβλεψη της Idtechex, αυτά τα προηγμένα υλικά θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στις ακόλουθες αναδυόμενες αγορές:
Ηλεκτρικά οχήματα: Η αγορά ηλεκτρικών οχημάτων στη γη, τη θάλασσα και τον αέρα αναμένεται να φτάσει τα 2,3 τρισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2041.
Φορητικές συσκευές: Το μέγεθος της αγοράς αναμένεται να φτάσει τα 138 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ μέχρι το 2025.
Αυτόνομα οχήματα (ADAS): Αναμένεται ότι μέχρι το 2042, το 25% των μιλίων επιβατών οχήματος θα ολοκληρωθεί με αυτόνομα οχήματα.
Η σύλληψη του άνθρακα, η αξιοποίηση και η αποθήκευση (CCUs): Μέχρι το 2040, η παγκόσμια χωρητικότητα σύλληψης άνθρακα αναμένεται να φτάσει τα 1.265 εκατομμύρια τόνους.
5G και Industry 4.0: Η αγορά 5G αναμένεται να φτάσει τα 1 τρισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2032.
Συμπερασματικά:
Η έρευνα και η ανάπτυξη των τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα όχι μόνο αντιπροσωπεύει μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία ημιαγωγών, αλλά και αναγκάζει τις ευρείες αναπτυξιακές προοπτικές της επιστήμης των υλικών στο μέλλον.Καθώς εμφανίζονται περισσότερες περιπτώσεις έρευνας και εφαρμογών, μπορούμε να αναμένουμε ότι η εφαρμογή υλικών με βάση τον άνθρακα σε πολλαπλά πεδία θα αποτελέσει βασικό παράγοντα για την προώθηση της τεχνολογικής καινοτομίας και της βιομηχανικής αλλαγής.