時間：2021-11-06 16:47
在看中(zhōng)科院新成果之前，我(wǒ)們先來了解一(yī)下(xià)碳基二維材料的重要性。
目前，在芯片産業中(zhōng)作爲主流的矽基芯片，正一(yī)點點走向終點。随着芯片小(xiǎo)型化的持續推進，矽基芯片的短闆也愈發明顯，似乎已經能夠看到物(wù)理的盡頭。爲此，業界自然要尋求一(yī)種新的替代材料，而最終的接棒者，很有可能便是以石墨烯爲代表的碳基二維材料。在今年8月份舉行的全球IEEE國際芯片導線技術會議上，确立了石墨烯爲下(xià)一(yī)代新型半導體(tǐ)材料，而碳基芯片則有望成爲下(xià)一(yī)個芯片時代的主流。也就是說，我(wǒ)國通過提前布局碳基芯片，有望在芯片領域實現“換道超車(chē)”，扭轉我(wǒ)國在半導體(tǐ)産業中(zhōng)被“卡脖子”的境況。石墨烯存在難題在二維材料中(zhōng)，石墨烯的研究最爲廣泛。這是因爲，石墨烯在化學、機械、光、電等方面都有着優越的表現。超高的電子遷移率使石墨烯在電子學産業中(zhōng)的應用，被報以厚望。不過，想要将石墨烯材料帶入微電子器件領域并不是那麽容易，因爲石墨烯自身并不完美，而是有着一(yī)大(dà)難題——零帶隙半導體(tǐ)性質。
石墨烯的帶隙爲零，這讓由石墨烯制成的場效應晶體(tǐ)管的通斷，在通過栅極控制時遇到了難題。多年以來，科學家們雖然一(yī)直在努力打開(kāi)石墨烯的帶隙，但是，離(lí)達到應用的要求還是有很長的距離(lí)。顯然，零帶隙已經成爲了擋在石墨烯于電子學器件上應用的最大(dà)阻礙。不過，如今中(zhōng)科院成功合成的新型碳基二維半導體(tǐ)材料，則彌補了石墨烯零帶隙的這一(yī)遺憾，讓碳基芯片離(lí)應用更近了一(yī)步。新型碳基二維半導體(tǐ)材料
據了解，爲了實現這一(yī)成果，中(zhōng)科院與華東師範大(dà)學的研究人員(yuán)已經努力了5年之久。最終，研究人員(yuán)實現了雙層C3N在帶隙性質、運輸性質等方面的突破。2014年，研發團隊成功制備出類石墨烯蜂窩狀無孔有序結構半導體(tǐ)C3N單層材料；在2016年時，研發團隊更進一(yī)步做到了AA'及AB'堆垛雙層C3N的制備。而在如今，研發團隊再次取得新突破，證明了通過控制堆垛方式實現雙層C3N從半導體(tǐ)到金屬的轉變并非沒有希望。而且， AB' 堆垛雙層 C3N 帶隙可以通過施加外(wài)部電場進行調制。這一(yī)成果，給進一(yī)步構建新型全碳微電子器件帶來了可能性。這種新的碳基二維半導體(tǐ)材料，有望代替石墨烯接過下(xià)一(yī)代新型半導體(tǐ)材料的大(dà)棒，具有十分(fēn)重要的意義。
當前，我(wǒ)國在矽基芯片領域的“卡脖子”問題難以解決，想要“彎道超車(chē)”十分(fēn)困難。而爲了徹底擺脫國外(wài)在這一(yī)領域對我(wǒ)國的壟斷，“換道超車(chē)”被越來越多人關注。爲此，中(zhōng)國企業在步履不停地追趕國外(wài)半導體(tǐ)巨頭的同時，中(zhōng)國科研機構、高校等等則看向了更遙遠的下(xià)一(yī)代新型半導體(tǐ)材料，避免我(wǒ)國重蹈在矽基半導體(tǐ)上的覆轍。也希望，在未來中(zhōng)國芯片能夠走到世界的前列，不要再受“卡脖子”之苦。