新型石墨烯半导体或颠覆电子学

这种超材料表现优异，超越硅，可能引领电脑速度的革命。

全球首个功能性石墨烯半导体表现出色，超越了硅制半导体，这表明这种超材料可能是计算的未来。

背景：材料的导电性可根据其导电能力进行分类。如果电子能够轻松通过它流动，它是“导体”；如果不能，它是“绝缘体”。在这两者之间是“半导体”，这种材料在特定条件下可以很好地导电。

这一特性使半导体成为计算的支柱——通过使用半导体材料硅制造微芯片，我们可以轻松地控制电流何时流动或不流动，从而以计算机的语言发送“1”和“0”。

石墨烯半导体：然而，在计算芯片中，硅已经达到了其性能极限，因此在寻找替代材料的过程中，由乔治亚理工物理教授领导的团队正在密切关注石墨烯，这是一种超强的二维碳形式。

“我们的动力是希望将石墨烯的三种特殊性质引入到电子学中，”德·赫尔说。“这是一种非常坚固的材料，可以处理非常大的电流，而且可以在不发热和崩解的情况下完成。”

问题在于石墨烯并非天然的半导体。

有何新发现？通过过去的研究，德·赫尔的团队发现了如何在碳化硅晶片上生长石墨烯，并经过多年的改进，他们找到了如何让石墨烯表现出半导体特性的方法。

在他们最新的研究中，发表在《自然》杂志上，他们演示了如何“掺杂”石墨烯半导体以利用原子创建晶体管，即控制芯片中电流流动的开关之一。

“我们对研究石墨烯电子学的动力已经存在很长时间，其余的只是让它发生，”德·赫尔说。“我们必须学会如何处理材料，如何使其变得越来越好，最终如何测量其性能。这花了很，很长时间。”

根据他们的测试，电子通过石墨烯半导体的流动比硅制半导体更为容易，这表明这种方法可能导致更快的计算机。

“这就像在碎石路上行驶与在高速公路上行驶，”德·赫尔说。“它更高效，不会发热那么多，而且可以实现更高的速度，以便电子可以更快地移动。”

展望未来：电子行业不会一夜之间放弃硅而转向石墨烯（或任何其他材料），当他们确实进行变革时，性能并非唯一的考虑因素——成本、耐用性、制造便捷性等都将起到作用。

然而，德·赫尔相信，当下一次电子领域的重大转变发生时，石墨烯将处于其中心。

“石墨烯是下一个步骤，”他说。“谁知道在那之后会发生什么步骤，但石墨烯有很大可能在接下来的50年中成为典范。”