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我国科学家制成了高速晶体管,可能引发第四次工业革命

 芥舟 2020-02-01

我国科学家制成了高速晶体管,这是半导体研究的一次重大改革,对于世界未来晶体管和半导体的发展有决定性的作用,这甚至被有些科学家称之为第四次工业革命。

在这之前,PN晶体管是半导体电子器件中使用的主要晶体管,从1950年,开始,第一只PN晶体管的成功研发,一直到今天晶体管的使用和研发都没有大的改变。我国的这项技术,对于半导体的研究来说,是一次质的飞跃。

我国科学家制成了高速晶体管,可能引发第四次工业革命

1958年,美国杰克·基尔突发奇想,想要使用一片硅创造出一个完整的电路,因为他希望只使用一片硅制作而的电路,可以缩小电路的体积。他的想法一出,马上遭到同行的嘲笑,但是幸运的是,他所在公司的老板认真考虑了他的提议的可行性,非常支持他的想法,于是杰克·基尔开始着手进行研究。

杰克·基尔摒弃之前的需要用不同电路管进行焊接的技术,他尝试在一个半导体芯片上,生成多个三极管元件,并且把这些原件通过用细金属连接在一起,通过这种操作,形成集成电路。之前旧的焊接技术所需要的空间是2500px?印刷电路板,而现在只需要1mm?的芯片就可以完全达到同样的效果。

杰克·基尔的研究成果,使得半导体的发展变得成熟,到现在半导体的制作和研发仍然使用的是杰克·基尔的研究成果,这个成果就是基于硅所创造的集成电路,也被后世称为硅晶片时代。

但是,在信息技术、计算机技术高速发展的今天,硅晶片的使用很显然已经无法满足高频工作环境,同时也对高压应用场景有了诸多不适。新的改革呼之欲出,很多科学家都在寻找新的材料来代替硅。

我国科学家制成了高速晶体管,可能引发第四次工业革命

随着研究的深入,石墨烯成为科学家关注的目标,石墨烯属于二维晶体,它的构成和原子排布,使得其稳定性非常强。同时当电子穿过石墨烯,它所带来的热量和硅相比是非常少的,而且电子穿过时的阻力也非常小,几乎可以忽略不计。石墨烯的优势,使得其成为科学家研究的重点,石墨烯还有一个重要的优势是,如果使用石墨烯来制造电子产品,它所具有的运行速度比硅所带来的速度要快很多,两者不可同日而语。

就工作速度来比较,使用硅器件所产生的速度是在千兆赫兹范围内,而石墨烯的速度要达到太赫兹,也就是说它可以道道硅器件的千倍以上。这还只是初步研究成果,如果后期对石墨烯进行深入的研发,其工作速度是非常惊人的。太赫兹对于物质和人体的危害都极其小,所以太赫兹成为世界上众多科学家争相研究的对象,而石墨烯的研究就是向着太赫兹的方向所期望和发展。

我国科学家制成了高速晶体管,可能引发第四次工业革命

石墨烯的潜力是巨大的,但是目前对它的研发却只是冰山一角,而我国辽宁沈阳材料科学国家研究中心的科研人员研制出了“硅-石墨烯-锗晶体管”。该晶体管最大的特点就是缩短了以往石墨烯晶体管的延迟时间,并且整整缩短了1000倍以上。

我国的科学家对“硅-石墨烯-锗晶体管”进行了全方位的物理分析,该晶体管具有太赫兹领域的潜力,这可以说是晶体管研究的一个福音,有了目标才有行动的动力。我国科学家针对石墨烯的相关研究已经闻名世界,有关石墨烯的相关论文也在世界权威杂志上发表,这项研究成果得到业界人士的认可。

我国的这项研究,对于未来石墨烯晶体管的性能的提升有很重要的作用,而如果研究成功,那么,将其应用在太赫兹的相关器件中就成为了一种可能,当然超高速晶体管的研发也就成为了可能。

我国的这项技术成功终结了一个时代,但这才刚刚开始,未来的研发过程将会更加复杂和艰难,但是星星之火带来的将是燎原之势,既然我们已经跨出了第一步,那么开启一个新时代的机会就不会轻易消失。我国一定会引领未来晶体管的发展。

科学技术的发展离不开科学家的辛勤研发,他们通过自己的智慧和能力,为世界科技的发展贡献着自己的力量,相信不久的将来,石墨烯晶体管的研发一定会给每个人带来更多的便捷,我们拭目以待。

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