质的飞跃!我国碳基半导体制备材料取得巨大突

2020-06-07 20:09 admin

国际权威学术期刊《科学》近日发表了一篇关于“碳基半导体制备材料研究领域的突破性进展”的科研成果,该成果是由中科院院士、北京大学教授彭练矛和张志勇教授带领的团队,经过多年的科研探索取得的优异成绩。

硅基材料集成电路技术已经悄悄地走入了我们的生活之中,不仅是航空航天、医疗器械,还是我们平时使用的智能手机、数码家电,绝大部分都需要使用硅基材料集成电路技术,但该项技术一直被国外厂家长期垄断,我们日常所需生产都需要从国外进口。中国每年所需进口芯片的花费达到近3000亿美元,甚至超过了进口石油的花费。如果能拥有属于自己的制备芯片技术,无疑会有很大的一笔节省。

彭练矛院士曾经提到:“采用硅以外的材料做集成电路,包括锗、砷化钾、石墨烯和碳,一直是国外半导体前沿的技术。而碳基半导体则具有成本更低、功耗更小、效率更高的优势,更适合在不同领域的应用而成为更好的半导体材料选项。我们的碳基半导体研究是代表世界领先水平的。”

令人惊叹的是,彭练矛教授和张志勇教授带领科研团队成功的在四英寸基地上制备密度高达每微米120根、半导体纯度远达到并且超过99.9999%的碳纳米管平行阵列,并且依靠该基础,实现了超高性能硅基CMOS的晶体管和电路,也首次超越同等栅长硅基CMOS的晶体管性能,挣脱了长期以来紧紧困住碳纳米管电子学发展的牢笼。

碳基半导体比传统硅基技术功耗更小、效率更高,并且有更低的成本,可以将其称为性能更好的半导体材料。我国的碳基技术制造出来的芯片与国外硅基技术所制造出来的芯片相比,处理数据时速度更快,并且至少能节约30%的功耗。

不久的将来,我们可以在国防科技、卫星导航、气象监测、人工智能、医疗器械等多重领域看到碳基技术大显身手。使用碳基技术制作出的电路,拥有了碳基材质的特殊性,它可以像创可贴一样柔软,使用该电路制作出的医疗器械可以让开看病的患者拥有更加舒适的检查体验;同时,如果将该技术用于制作机器人,拥有了碳基材质特性的机器人就可以代替人,执行一些需要在高辐射、高温度的恶劣环境下完成的危险系数较高的任务,高效率低风险;同理,如果将碳基技术应用到智能手机上,更低的消耗将使待机时间更加延长,给人们带来无穷的便利。