Sự phát triển lịch sử và tình hình hiện tại của bóng bán dẫn ống nano carbon
Gần đây, một nhóm được lãnh đạo bởi Viện hàn sĩ Peng Lianmao và Giáo sư Zhang Zhiyong của Đại học Bắc Kinh đã đạt được tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực bóng bán dẫn ống nano carbon 90 nanomet.Thành tích này chỉ ra rằng các bóng bán dẫn ống nano carbon tích hợp cao không chỉ cho thấy tiềm năng lớn ở 90 nanomet và các nút công nghệ cao hơn, mà còn cung cấp bằng chứng đáng kể về triển vọng ứng dụng của chất bán dẫn dựa trên carbon.Điều đáng chú ý hơn nữa là nghiên cứu này không chỉ chứng minh những hiểu biết sâu sắc về ống nano carbon trong nghiên cứu các mạch tích hợp dựa trên carbon, mà còn được báo cáo bởi tạp chí "Điện tử tự nhiên", báo hiệu sự xuất hiện của một công nghệ mớikỷ nguyên.
Nhìn lại lịch sử, vào năm 2005, Intel bày tỏ nghi ngờ trong một bài báo về khả năng các ống nano carbon vượt qua các bóng bán dẫn loại N dựa trên silicon.Tuy nhiên, khi thời gian trôi qua, luật của Moore dần dần hết hạn và việc tìm kiếm các sản phẩm thay thế cho các vật liệu dựa trên silicon đã trở thành một hướng quan trọng để phát triển ngành công nghiệp thông tin.Mặc dù ống nano carbon được xem là các lựa chọn thay thế tiềm năng, nhiều thách thức vẫn còn trong việc tạo ra các bóng bán dẫn trong các quá trình pha tạp truyền thống.
Vào năm 2007, nhóm của Viện hàn lâm Peng Lianmao đã đề xuất một phương pháp không doping mang tính cách mạng để chuẩn bị các thiết bị CMOS carbon Nanotube và sản xuất thành công các bóng bán dẫn ống nano carbon với hiệu suất vượt quá các bóng bán dẫn dựa trên silicon có cùng kích thước.Mười năm sau, vào năm 2017, nhóm nghiên cứu đã công bố nghiên cứu về các bóng bán dẫn hiệu ứng trường ống nano carbon hàng đầu tại nút công nghệ 5 nanomet trong khoa học, cho thấy những lợi thế đáng kể của thiết bị về hiệu suất nội tại và các chỉ số tiêu thụ năng lượng toàn diện.
Triển vọng ứng dụng của các vật liệu dựa trên carbon trên thị trường
Tổ chức nghiên cứu thị trường IDTechex chỉ ra rằng khi kích thước của các thiết bị dựa trên silicon co lại gần với giới hạn vật lý, việc xử lý linh hoạt các vật liệu silicon đang dần gặp phải tắc nghẽn.Đồng thời, các đột phá trong các vật liệu dựa trên carbon cung cấp các tùy chọn mới cho các thiết bị điện tử linh hoạt.Cụ thể, ống nano carbon (CNTs) và graphene được công nhận là vật liệu lý tưởng trong lĩnh vực thiết bị điện tử linh hoạt do tính chất điện tuyệt vời, độ truyền sáng và độ dẻo tuyệt vời của chúng.
Triển vọng rộng rãi cho thị trường vật liệu tiên tiến
Vật liệu tiên tiến là một lĩnh vực bao gồm nhiều loại vật liệu, như ống nano, nano, graphene, vật liệu hai chiều khác, chấm lượng tử, siêu vật liệu, aerogel, vật liệu sinh học, v.v.và sản xuất phụ gia cung cấp động lực mạnh mẽ cho sự tiến bộ của khoa học vật liệu.Các đặc tính chính của các vật liệu này bao gồm che chắn nhiễu điện từ, quản lý nhiệt, dấu chân carbon thấp (hoặc âm) và tính chất quang điện tử, sẽ thúc đẩy sự phát triển của các quy trình sản xuất bao bì bán dẫn và đóng gói tiên tiến.Theo dự báo của IDTechex, các vật liệu tiên tiến này sẽ đóng một vai trò quan trọng trong các thị trường mới nổi sau đây:
Xe điện: Thị trường xe điện trên đất liền, biển và không khí dự kiến sẽ đạt 2,3 nghìn tỷ đô la vào năm 2041.
Thiết bị đeo được: Quy mô thị trường dự kiến sẽ đạt 138 tỷ USD vào năm 2025.
Xe tự trị (ADA): Dự kiến vào năm 2042, 25% số dặm xe chở khách sẽ được hoàn thành bởi các phương tiện tự trị.
Việc thu, sử dụng và lưu trữ carbon (CCU): Đến năm 2040, khả năng thu carbon toàn cầu dự kiến sẽ đạt 1.265 triệu tấn.
5G và Công nghiệp 4.0: Thị trường 5G dự kiến sẽ đạt 1 nghìn tỷ đô la vào năm 2032.
Tóm lại là:
Nghiên cứu và phát triển các bóng bán dẫn ống nano carbon không chỉ đại diện cho một bước đột phá lớn trong công nghệ bán dẫn, mà còn báo hiệu triển vọng phát triển rộng rãi của khoa học vật liệu trong tương lai.Khi nhiều trường hợp nghiên cứu và ứng dụng xuất hiện, chúng ta có thể hy vọng rằng việc áp dụng các vật liệu dựa trên carbon trong nhiều lĩnh vực sẽ trở thành một yếu tố chính trong việc thúc đẩy đổi mới công nghệ và thay đổi công nghiệp.