אבולוציה היסטורית ומצבם הנוכחי של טרנזיסטורי ננו -צינורות פחמן
לאחרונה, צוות בראשות האקדמאי פנג ליאנמאו ופרופסור ג'אנג ז'ייונג מאוניברסיטת פקין התקדמו משמעותית בתחום הטרנזיסטורים הננו-צינורות של 90 ננומטר.הישג זה מצביע על כך שטרנזיסטורי ננו-צינור פחמן משולבים מאוד לא רק מראים פוטנציאל רב ב 90 ננומטר וצמתים טכנולוגיים גבוהים יותר, אלא גם מספקים הוכחה משמעותית לסיכויי היישום של מוליכים למחצה מבוססי פחמן.מה שמדהים עוד יותר הוא שמחקר זה לא רק מדגים את התובנות העמוקות של צינורות פחמן במחקר של מעגלים משולבים מבוססי פחמן, אלא דווח גם על ידי המגזין "Nature Electronics", והגדיל את הגעתו של טכנולוגי חדשתְקוּפָה.
במבט לאחור על ההיסטוריה, בשנת 2005, הביעה אינטל ספקות במאמר על האפשרות של צינורות פחמן שעולים על טרנזיסטורים מבוססי סיליקון.עם זאת, ככל שעובר הזמן, החוק של מור פג בהדרגה, ומציאת תחליפים לחומרים מבוססי סיליקון הפכה לכיוון חשוב לפיתוח ענף המידע.למרות שננו -צינורות פחמן נתפסים כאלטרנטיבות פוטנציאליות, אתגרים רבים נותרו בייצור טרנזיסטורים במהלך תהליכי סמים מסורתיים.
בשנת 2007 הציע הצוות של האקדמאי פנג ליאנמו שיטה מהפכנית ללא סמים להכנת מכשירי CMOS של ננו-צינור פחמן וייצרה בהצלחה טרנזיסטורי ננו-צינור פחמן עם ביצועים העולים על זה של טרנזיסטורים מבוססי סיליקון באותו גודל.עשר שנים לאחר מכן, בשנת 2017, פרסם הצוות מחקר על טרנזיסטורים של אפקט שדה ננו-צינור בשער המובילים בצומת הטכנולוגיה 5 ננומטר במדע, והדגים את היתרונות המשמעותיים של המכשיר מבחינת ביצועים מהותיים ומדדי צריכת חשמל מקיפה.
סיכויי היישום של חומרים מבוססי פחמן בשוק
ארגון מחקרי השוק Idtechex ציין כי כגודל מכשירים מבוססי סיליקון מתכווץ קרוב לגבולות פיזיים, העיבוד הגמיש של חומרי הסיליקון נתקל בהדרגה בצוואר בקבוק.במקביל, פריצות דרך בחומרים מבוססי פחמן מספקים אפשרויות חדשות לאלקטרוניקה גמישה.בפרט, צינורות פחמן (CNTs) וגרפן מוכרים כחומרים אידיאליים בתחום האלקטרוניקה הגמישה בגלל תכונותיהם החשמליות המצוינות, העברת האור והמשיכות.
סיכויים רחבים לשוק החומרים המתקדמים
חומרים מתקדמים הם תחום המכסה מגוון חומרים, כמו צינורות צינורות, ננו-סיבים, גרפן, חומרים דו-ממדיים אחרים, נקודות קוונטיות, מטמיות, אווירוגלים, ביו-חומרים וכו 'וייצור תוספים מספקים תנופה חזקה לקידום מדעי החומרים.מאפייני המפתח של חומרים אלה כוללים מיגון הפרעות אלקטרומגנטיות, ניהול תרמי, טביעת רגל פחמן נמוכה (או שלילית) ותכונות אופטו -אלקטרוניות, אשר יניעו את התפתחותם של מוליכים למחצה ותהליכי ייצור אריזה מתקדמים.על פי התחזית של Idtechex, חומרים מתקדמים אלה ימלאו תפקיד חשוב בשווקים המתעוררים הבאים:
רכבים חשמליים: שוק כלי רכב חשמליים על יבש, ים ואוויר צפוי להגיע ל -2.3 טריליון דולר עד שנת 2041.
מכשירים לבישים: גודל השוק צפוי להגיע ל 138 מיליארד דולר עד 2025.
רכבים אוטונומיים (ADAS): צפוי כי עד שנת 2042 25% מהמיילים של רכב הנוסעים יושלמו על ידי כלי רכב אוטונומיים.
לכידת פחמן, ניצול ואחסון (CCUs): עד 2040, יכולת לכידת הפחמן העולמית צפויה להגיע ל -1,265 מיליון טון.
5G ותעשייה 4.0: שוק 5G צפוי להגיע לטריליון דולר עד שנת 2032.
לסיכום:
המחקר והפיתוח של טרנזיסטורי ננו -צינור פחמן לא רק מייצגים פריצת דרך משמעותית בטכנולוגיית מוליכים למחצה, אלא גם מבשרים את סיכויי הפיתוח הרחבים של מדעי החומרים בעתיד.ככל שמופיעים יותר מקרי מחקר ויישומים, אנו יכולים לצפות כי יישום חומרים מבוססי פחמן בשדות מרובים יהפוך לגורם מפתח בקידום חדשנות טכנולוגית ושינוי תעשייתי.