Evoluția istorică și situația actuală a tranzistoarelor cu nanotuburi de carbon
Recent, o echipă condusă de academicianul Peng Lianmao și profesorul Zhang Zhiyong de la Universitatea Peking a făcut progrese semnificative în domeniul tranzistorilor de nanotub de carbon cu 90 de nanometri.Această realizare indică faptul că tranzistoarele cu nanotuburi de carbon extrem de integrate nu numai că prezintă un potențial mare la 90 nanometri și noduri tehnologice superioare, dar oferă și dovezi substanțiale ale perspectivelor de aplicare ale semiconductorilor pe bază de carbon.Ceea ce este și mai remarcabil este faptul că această cercetare nu numai că demonstrează perspectivele profunde ale nanotuburilor de carbon în cercetarea circuitelor integrate bazate pe toate carbonurile, dar a fost raportată și de revista „Nature Electronics”, anunțând sosirea unui nou tehnologic tehnologiceră.
Privind înapoi la istorie, în 2005, Intel și-a exprimat îndoieli într-o lucrare despre posibilitatea nanotuburilor de carbon care depășesc tranzistoarele de tip N pe siliciu.Cu toate acestea, pe măsură ce trece timpul, legea lui Moore expiră treptat, iar găsirea înlocuitorilor pentru materialele pe bază de siliciu a devenit o direcție importantă pentru dezvoltarea industriei informaționale.Deși nanotuburile de carbon sunt privite ca alternative potențiale, multe provocări rămân în realizarea tranzistoarelor în timpul proceselor tradiționale de dopaj.
În 2007, echipa academicianului Peng Lianmao a propus o metodă revoluționară de non-dopare pentru pregătirea dispozitivelor CMOS cu nanotub de carbon și a produs cu succes tranzistorii de nanotuburi de carbon, cu performanță care depășește cea a tranzistoarelor pe bază de siliciu de aceeași dimensiune.Zece ani mai târziu, în 2017, echipa a publicat cercetări pe tranzistorii cu efect de câmp de carbon de top la nodul tehnologic cu 5 nanometri din știință, demonstrând avantajele semnificative ale dispozitivului în ceea ce privește performanța intrinsecă și indicatorii cuprinzători de consum de energie.
Aplicații perspective ale materialelor pe bază de carbon pe piață
Organizația de cercetare de piață IdTeChex a subliniat că, pe măsură ce dimensiunea dispozitivelor pe bază de siliciu se micșorează aproape de limitele fizice, procesarea flexibilă a materialelor de siliciu întâlnește treptat blocaje.În același timp, descoperirile din materialele pe bază de carbon oferă noi opțiuni pentru electronice flexibile.În special, nanotuburile de carbon (CNT) și grafenul sunt recunoscute ca materiale ideale în domeniul electronicelor flexibile, datorită proprietăților electrice excelente, a transmiterii luminii și a ductilității.
Perspective largi pentru piața materialelor avansate
Advanced Materials este un câmp care acoperă o varietate de materiale, cum ar fi nanotuburi, nanofibre, grafen, alte materiale bidimensionale, puncte cuantice, metamateriale, aerogeluri, biomateriale, etc. Dezvoltarea informaticii materialelor și a noilor metode de procesare, cum ar fi imprimarea 3Dși producția de aditivi oferă un impuls puternic pentru avansarea științei materialelor.Proprietățile cheie ale acestor materiale includ ecranarea interferențelor electromagnetice, gestionarea termică, amprenta de carbon și scăzută (negativă) și proprietățile optoelectronice, care vor conduce la evoluția proceselor de fabricație a ambalajelor semiconductoare și avansate.Conform prognozei lui IdTeChex, aceste materiale avansate vor juca un rol important în următoarele piețe emergente:
Vehicule electrice: Piața vehiculelor electrice pe uscat, mare și aer este de așteptat să ajungă la 2,3 trilioane de dolari până în 2041.
Dispozitive purtabile: Se preconizează că dimensiunea pieței va ajunge la 138 miliarde USD până în 2025.
Vehicule autonome (ADAS): este de așteptat ca până în 2042, 25% din kilometri ai vehiculelor de pasageri să fie finalizate de vehicule autonome.
Captarea, utilizarea și stocarea carbonului (CCU): Până în 2040, se preconizează că capacitatea globală de captare a carbonului va ajunge la 1.265 milioane tone.
5G și Industrie 4.0: Piața 5G este de așteptat să ajungă la 1 trilion de dolari până în 2032.
în concluzie:
Cercetarea și dezvoltarea tranzistoarelor cu nanotuburi de carbon nu reprezintă doar o descoperire majoră în tehnologia semiconductorului, dar, de asemenea, anunță perspectivele largi de dezvoltare ale științei materialelor în viitor.Pe măsură ce apar mai multe cazuri de cercetare și aplicații, ne putem aștepta ca aplicarea materialelor pe bază de carbon în mai multe domenii să devină un factor cheie în promovarea inovației tehnologice și a schimbărilor industriale.