石墨烯薄片概念圖

科學家最新研制出全球首個以石墨烯為基礎(chǔ)的半導體，這可能為未來開發(fā)運算速度更快的電腦和量子計算機奠定技術(shù)條件。研究人員在日前發(fā)表于《自然》雜志上的文章中稱，這種石墨烯半導體晶體管能在太赫茲頻率下工作，比當前芯片中使用的硅基晶體管運算速度還要快10倍。

半導體具有導體和絕緣體的特性，在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，電子可以在半導體材料中移動，但前提是施加一定的能量。美國佐治亞理工學院首席研究員沃爾特·德·希爾表示，當前幾乎所有芯片都是由硅制成的半導體，但該材料應(yīng)用已達到上限。這種新型半導體材料是由外延石墨烯制成，其遷移率是硅的10倍，意味著該半導體的電子移動阻力更小。

盡管相比硅而言，石墨烯是更優(yōu)質(zhì)的導體，但一直以來，由于缺乏“帶隙”（當電場作用于其上時移動電子所需的最小能量），石墨烯很難在電子產(chǎn)品中獲得應(yīng)用。“帶隙”是晶體管開關(guān)的關(guān)鍵，要使石墨烯成為一個晶體管，必須對其進行特殊處理。此次，研究人員通過使用特殊的熔爐和加熱冷卻過程將石墨烯融合在碳硅化合物中，從而制造出具有“帶隙”的功能性石墨烯半導體。

希爾指出，這不僅是第一個基于石墨烯的半導體，它還可以集成到現(xiàn)有制造工藝中，從制造硅晶片過渡到碳硅晶片是完全可行的，同時，石墨烯半導體在量子計算領(lǐng)域也有潛在用途。

（葉傾城）