Zgodovinska evolucija in trenutni položaj tranzistorjev ogljikovih nanocevk
Pred kratkim je ekipa, ki sta jo vodila akademik Peng Lianmao in profesor Zhang Zhiyong z univerze Peking, dosegla pomemben napredek na področju 90-nanometrskih tranzistorjev ogljikove nanotube.Ta dosežek kaže, da visoko integrirani tranzistorji ogljikove nanocevke ne kažejo le velikega potenciala pri 90 nanometrov in višjih tehnoloških vozliščih, ampak tudi predvidevajo velik dokaz o možnostih uporabe polprevodnikov na osnovi ogljika.Še bolj izjemno je, da ta raziskava ne samo kaže na globoke vpoglede ogljikovih nanocevk v raziskavah integriranih vezij, ki temeljijo na ogljiku, ampak je poročala tudi revija "Narava Electronics", kar napoveduje prihod nove tehnologijeEra.
Če pogledamo na zgodovino, je Intel v prispevku leta 2005 izrazil dvom o možnosti, da bi ogljikove nanocevke presegle tranzistorje N-tipa na osnovi silicija.Vendar pa s časom Mooreov zakon postopoma poteče in iskanje nadomestkov za gradivo na osnovi silicija je postalo pomembna smer za razvoj informacijske industrije.Čeprav so ogljikove nanocevke obravnavane kot potencialne alternative, med tradicionalnimi dopinškimi procesi ostajajo številni izzivi.
Leta 2007 je ekipa akademika Peng Lianmao predlagala revolucionarno nepiranje metode za pripravo ogljikovih nanocevk CMOS naprav in uspešno izdelala tranzistorje ogljikove nanocevke z zmogljivostjo, ki presegajo silicijevo tranzistorje v isti velikosti.Deset let pozneje, leta 2017, je ekipa objavila raziskave o vrhunskih tranzistorjih ogljikovih nanocevk na 5-nanometrskem tehnološkem vozlišču v znanosti, kar kaže na pomembne prednosti naprave v smislu notranje učinkovitosti in celovitih kazalcev porabe energije.
Možnosti za uporabo ogljikovih materialov na trgu
Organizacija za tržne raziskave IDTECHEX je poudarila, da ko se velikost naprav na osnovi silicija zmanjšuje blizu fizičnih meja, fleksibilna obdelava silicijevih materialov postopoma naleti na ozka grla.Hkrati preboj v materialih na osnovi ogljika ponuja nove možnosti za fleksibilno elektroniko.Zlasti so ogljikove nanocevke (CNT) in grafene prepoznane kot idealni materiali na področju fleksibilne elektronike zaradi odličnih električnih lastnosti, lahke prepustnosti in duktilnosti.
Široke možnosti za trg naprednih materialov
Napredni materiali so polje, ki zajema različne materiale, kot so nanocevke, nano vlakna, grafen, drugi dvodimenzionalni materiali, kvantni pik, metamateriali, aerogeli, biomateriali itd.in aditivna proizvodnja zagotavlja močan zagon za napredovanje znanosti o materialih.Ključne lastnosti teh materialov vključujejo zaščito elektromagnetnih motenj, toplotno upravljanje, nizko (ali negativno) ogljikovo odtis in optoelektronske lastnosti, ki bodo spodbudile razvoj procesov polprevodniških in naprednih embalaž.Po napovedi Idtechexa bodo ti napredni materiali igrali pomembno vlogo na naslednjih nastajajočih trgih:
Električna vozila: Trg električnih vozil na zemlji, morju in zraku naj bi do leta 2041 dosegel 2,3 bilijona dolarjev.
Nosljive naprave: Velikost trga naj bi do leta 2025 dosegla 138 milijard ameriških dolarjev.
Avtonomna vozila (ADA): Pričakuje se, da bodo do leta 2042 25% kilometrov osebnih vozil zaključili avtonomna vozila.
Zajem, uporaba in skladiščenje ogljika (CCUS): Do leta 2040 naj bi globalna zmogljivost zajemanja ogljika dosegla 1.265 milijonov ton.
5G in industrija 4.0: Trg 5G naj bi do leta 2032 dosegel 1 bilijona dolarjev.
v zaključku:
Raziskave in razvoj tranzistorjev ogljikove nanocevke ne predstavljajo le velikega preboja v polprevodniški tehnologiji, ampak tudi napovedujejo široke razvojne možnosti znanosti o materialih v prihodnosti.Ko se pojavlja več primerov raziskav in uporabe, lahko pričakujemo, da bo uporaba materialov na osnovi ogljika na več področjih postala ključni dejavnik pri spodbujanju tehnoloških inovacij in industrijskih sprememb.