Oglekļa nanocauruļu tranzistoru vēsturiskā evolūcija un pašreizējā situācija
Nesen komanda, kuru vadīja akadēmiķis Pengs Lianmao un Pekinas universitātes profesors Zhang Zhiyong, ir guvis ievērojamus panākumus 90-nanometru oglekļa nanocauruļu tranzistoru jomā.Šis sasniegums norāda, ka ļoti integrētie oglekļa nanocauruļu tranzistori parāda ne tikai lielu potenciālu 90 nanometru un augstāku tehnoloģiju mezglos, bet arī sniedz būtisku pierādījumu par oglekļa bāzes pusvadītāju lietojumprogrammu iespējām.Vēl ievērojamāk ir tas, ka šis pētījums ne tikai parāda dziļo oglekļa nanocauruļu atziņu, pētot visu oglekļa saturu, kas balstīti uz integrētām shēmām, bet par to ir ziņots arī žurnāls “Nature Electronics”, pārvērtot jaunas tehnoloģijas tehnoloģijas ienākšanulaikmets.
Atskatoties uz vēsturi, 2005. gadā Intel izteica šaubas par rakstā par oglekļa nanocauruļu iespēju, kas pārsniedz silīcija bāzes N veida tranzistorus.Tomēr, laikam ejot, Mūra likums pakāpeniski beidzas, un silīcija bāzes materiālu aizstājēju atrašana ir kļuvusi par svarīgu virzienu informācijas nozares attīstībai.Lai arī oglekļa nanocaurules tiek uzskatītas par iespējamām alternatīvām, tradicionālo dopinga procesu laikā tranzistoru veidošanā joprojām ir daudz izaicinājumu.
2007. gadā akadēmiķa Peng Lianmao komanda ierosināja revolucionāru nesaistīšanas metodi, lai sagatavotu oglekļa nanocaurules CMOS ierīces un veiksmīgi ražoja oglekļa nanocaurules tranzistorus ar veiktspēju, kas pārsniedz tāda paša izmēra silīcija bāzes tranzistorus.Desmit gadus vēlāk, 2017. gadā, komanda publicēja pētījumu par oglekļa nanocaurules visaugstāko vārtu nanocaurules tranzistoriem 5-nanometru tehnoloģijas mezglā zinātnē, demonstrējot ierīces nozīmīgās priekšrocības attiecībā uz iekšējo sniegumu un visaptverošiem enerģijas patēriņa rādītājiem.
Materiālu uz oglekļa lietošanas perspektīvas tirgū
Tirgus izpētes organizācija IdTechex norādīja, ka, uz silīcija bāzes ierīču lielumu sarūk tuvu fiziskām robežām, elastīgā silīcija materiālu apstrāde pakāpeniski saskaras ar sašaurinājumiem.Tajā pašā laikā uz oglekļa bāzes materiālu sasniegumi nodrošina jaunas elastīgas elektronikas iespējas.Jo īpaši oglekļa nanocaurules (CNT) un grafēns tiek atzīti par ideāliem materiāliem elastīgas elektronikas jomā, pateicoties to lieliskajām elektriskajām īpašībām, vieglo caurlaidību un elastību.
Plašas izredzes uz progresīvo materiālu tirgu
Papildu materiāli ir lauks, kas aptver dažādus materiālus, piemēram, nanocaurules, nanšķiedras, grafēnu, pārējos divdimensiju materiālus, kvantu punktus, metamateriālus, aerogēlus, biomateriālus utt. Materiālu informātikas izstrāde un jaunas apstrādes metodes, piemēram, 3D drukāšanaun piedevu ražošana nodrošina spēcīgu stimulu materiālu zinātnes attīstībai.Galvenās šo materiālu īpašības ir elektromagnētisko traucējumu ekranēšana, termiskā pārvaldība, zema (vai negatīva) oglekļa pēda un optoelektroniskās īpašības, kas virzīs pusvadītāju un uzlabotu iepakojuma ražošanas procesu attīstību.Saskaņā ar IdTechex prognozi šiem uzlabotajiem materiāliem būs liela nozīme šādos jaunattīstības tirgos:
Elektriskie transportlīdzekļi: Paredzams, ka elektrisko transportlīdzekļu tirgus uz sauszemes, jūras un gaisa līdz 2041. gadam sasniegs 2,3 triljonus USD.
Paredzams, ka valkājamās ierīces: Paredzams, ka tirgus lielums līdz 2025. gadam sasniegs USD 138 miljardus.
Autonomi transportlīdzekļi (ADAS): Paredzams, ka līdz 2042. gadam 25% no pasažieru transportlīdzekļu jūdzēm aizpildīs autonomi transportlīdzekļi.
Oglekļa uztveršana, izmantošana un uzglabāšana (CCU): Paredzams, ka līdz 2040. gadam globālā oglekļa uztveršanas spēja sasniegs 1 265 miljonus tonnu.
5G un nozare 4.0: Paredzams, ka 5G tirgus līdz 2032. gadam sasniegs USD 1 triljonu.
noslēgumā:
Oglekļa nanocauruļu tranzistoru izpēte un attīstība ir ne tikai būtisks sasniegums pusvadītāju tehnoloģijā, bet arī nākotnē izsludina plašās materiālu zinātnes attīstības izredzes.Tā kā parādās vairāk pētījumu un lietojumprogrammu gadījumu, mēs varam sagaidīt, ka uz oglekļa bāzes materiālu izmantošana vairākās jomās kļūs par galveno faktoru tehnoloģisko inovāciju un rūpniecisko izmaiņu veicināšanā.