그라 핀 트랜지스터의 가장 작은 트랜지스터

실리콘 재질의 가공 한계는 일반적으로 1nm 선 두께로 간주됩니다. 물리적 원리에 따라 1 나노미터 미만의 경우 성능이 안정적이고 통합도가 높은 제품을 생산할 가능성은 거의 없습니다. 그러나 영국 과학자들이 발명한 신형 트랜지스터는 무어의 법칙의 수명을 연장시킬 것이다. 이 트랜지스터는 신형 초고속 컴퓨터 칩 개발에 돌파구를 가져올 것으로 예상된다. 세계 최소 트랜지스터의 주요 개발자도 24 년 그라핀을 개발한 사람들이었다. 이들은 영국 맨체스터 대학교 물리학과 천문학학과의 앙드레 K 하임 교수와 코스가 노보셀로프 연구원이었다. 그래핀이 개발되어 28 년 노벨 물리학상 후보에 올랐기 때문이다. 이 두 사람이 이끄는 영국 과학자들이 개발한 세계 최소 트랜지스터는 원자 두께 1 개, 원자 폭 1 개, 단원자층으로 구성된 그래핀이다. 그래핀은 신형 반도체 재료로서 최근 몇 년 동안 과학계의 광범위한 관심을 받았다. 영국 과학자들은 표준 트랜지스터 공예를 채택하여 먼저 단층 흑연막에 전자빔으로 도랑을 새겼다. 그런 다음 나머지' 섬' 이라고 불리는 중심 부분에 전자를 밀봉하여 퀀텀닷 형성을 한다. 그라핀 트랜지스터 게이트 부분의 구조는 1 여 나노미터 퀀텀닷 몇 나노미터 절연 매체를 끼고 있다. 이런 종류의 퀀텀닷 은 왕왕' 전하도' 라고 불린다. 전압을 가하면 퀀텀닷 전도성이 바뀌기 때문에 표준 전계 효과 트랜지스터와 같은 퀀텀닷 메모리 트랜지스터의 논리적 상태를 유지할 수 있습니다. 또 영국 맨체스터대 앙드레 하임 교수가 이끄는 연구팀이 1 나노급 실제 운행할 수 있는 그라핀 트랜지스터를 개발한 것 외에 아직 발표되지 않은 최신 연구 성과도 나왔다고 보도했다. 가로세로가 모두 1 분자인 더 작은 그라핀 트랜지스터를 개발했다. 그라 핀 트랜지스터는 실제로 단일 원자로 구성된 트랜지스터입니다. 신기한 반도체 재료 그래핀 개발자 중 한 명인 맨체스터대 노보셀로프 박사는 그라핀이 연구 분야의' 금광' 으로 오랜 기간 동안 연구원들이 잇따라' 채굴' 하여 새로운 연구 성과를 낼 것이라고 지적했다.

그렇다면 그라 핀은 무엇입니까? 그래핀 (Graphene) 은 흑연 재료에서 벗겨낸 단일 층 탄소 원자 박막으로, 단일 층 육각 세포 탄소 원자로 구성된 벌집 모양의 2 차원 결정체이다. 즉, 탄소 원자로 구성된 2 차원 벌집 구조인 단일 원자 층의 흑연 결정체 박막입니다. 이 흑연결정체 박막의 두께는 .335nm 에 불과하며, 2, 개의 박막을 겹쳐도 머리카락 한 가닥의 두께밖에 되지 않는다. 이 재료는 많은 신기한 물리적 특성을 가지고 있다. 그라 핀은 실리콘보다 훨씬 높은 캐리어 이동률을 갖는 제로 밴드 갭 반도체 재료이며 이론적으로 전자 이동률과 홀 이동률이 동일하므로 N 형 전계 효과 트랜지스터와 P 형 전계 효과 트랜지스터는 대칭입니다. 또한 실온에서도 그라핀에서 유류자의 평균 자유 거리와 일관된 길이도 미크론이 될 수 있으므로 성능이 뛰어난 반도체 소재입니다. 또한 그라핀은 복합 재료, 배터리/초용량, 수소 저장 물질, 전계 방출 재료, 초감도 센서 등을 만드는 데도 사용할 수 있습니다. 따라서 과학 연구원들은 그 물리적, 화학적, 기계적 성능을 어떻게 준비하고 표상하는지에 대한 연구에 앞다퉈다. 과학자들이 그라핀에 관심이 있는 이유 중 하나는 탄소 나노튜브 연구 성과에 의해 영감을 받은 것이다. 그라핀은 실리콘의 대안이 될 가능성이 높다. 사실, 탄소 나노튜브는 실린더에 휘말리는 그라핀 마이크로조각으로, 탄소 나노튜브처럼 뛰어난 전자 성능을 갖추고 있어 초고성능의 전자 제품을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 탄소 나노튜브보다 우수한 것은 복잡한 회로를 만들 때 나노튜브가 꼼꼼히 선별되고 위치해야 한다는 점이다. 아직 아주 좋은 방법이 개발되지 않았으며, 이는 그라핀에게 훨씬 쉽다는 점이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 탄소명언) 실리콘 기반 마이크로컴퓨터 프로세서는 실온에서 초당 일정량의 작업만 수행할 수 있지만, 전자가 그라핀을 통과하는 데는 저항이 거의 없고 열량도 매우 적다. 게다가, 그라핀 자체는 열을 빠르게 방출하는 좋은 열전도체이다. 우수한 성능으로 인해 그래핀으로 만든 전자 제품이 훨씬 빠르게 작동한다. 전문가들은 "실리콘의 속도는 한계가 있다. 지금의 이 시점까지만 도달할 수 있고, 더 이상 높일 수 없다" 고 지적했다. 현재 실리콘 부품의 작동 속도는 이미 기가헤르츠의 범위에 이르렀다. 그라핀 부품으로 만든 컴퓨터는 테라헤르츠, 즉 1 기가헤르츠의 1 배에 달할 수 있습니다. 더 발전시킬 수 있다면 그 의미는 자명하다. 컴퓨터를 더 빨리 실행할 수 있을 뿐만 아니라, 그래핀 장치는 고속 작업이 필요한 통신 기술 및 이미징 기술에도 사용할 수 있습니다. 전문가들은 그라핀이 테라헤르츠 파동 이미징과 같은 고주파 분야에 먼저 적용될 가능성이 높다고 생각합니다. 그 중 하나는 숨겨진 무기를 탐지하는 것입니다. 그러나 속도가 그라 핀의 유일한 장점은 아닙니다. 실리콘은 1 나노미터 미만의 작은 조각으로 나눌 수 없다. 그렇지 않으면 매혹적인 전자 성능을 잃게 된다. 실리콘과 비교했을 때, 그라 핀은 나노 조각으로 나눌 때 기본적인 물리적 특성은 변하지 않으며, 전자 성능은 비정상적으로 발휘될 수 있습니다. 연구결과가 속속 발표됐다. 메릴랜드대 나노기술 및 선진재료센터의 물리학 교수 Michael S. Fuhrer 가 이끄는 연구팀의 실험에 따르면 그라핀의 전자이동률은 온도에 따라 변하지 않는 것으로 나타났다. 그들은 5 켈빈도와 5 켈빈 사이에서 그라핀의 전자 이동률을 측정한 결과 온도 변화에 관계없이 전자 이동률이 약 15 cm2/Vs 인 것으로 나타났다. 실리콘의 전자 이동률은 14 cm2/Vs 입니다. 그래핀에서 전자의 전송 속도는 실리콘보다 1 배 빠르기 때문에 미래의 반도체 재료는 실리콘이 아닌 그라핀이다. 이를 통해 더 빠른 컴퓨터 칩과 생화학 센서를 개발할 수 있습니다. 그들은 처음으로 그래핀의 전자전도의 열 진동 효과를 측정했는데, 실험 결과 그래핀의 전자전도의 열 진동 효과는 매우 미미한 것으로 나타났다. 중과원 수학과 시스템과학연구원 명평병 연구원 및 파트너 유방과 이거가 계산한 결과, 그라핀의 이상적인 강도를 예측하는 것은 11GPa～121GPa 로 나타났다. 이것은 그라핀이 현재 인류가 알고 있는 가장 견고한 재료라는 것을 의미한다. 미국 콜롬비아 대학 James Hone 과 Jeffrey Kysar 연구팀은 28 년 7 월 사이언스 매거진에서 그라핀이 현재 세계에서 가장 견고한 재료라고 발표했다. 그들은 그라핀 샘플 입자가 깨지기 시작하기 전에 1 나노미터 거리마다 견딜 수 있는 최대 압력이 약 2.9 마이크로소에 달한다는 것을 발견했다. 이 결과는 55 뉴턴의 압력을 가해야 1 미터 길이의 그라핀을 끊을 수 있는 것과 같다. 플라스틱 포장 가방 (두께가 약 1nm) 에 해당하는 그라핀을 만들 수 있다면 약 2 만 뉴턴의 압력을 가해야 끊을 수 있다. 이것은 그라핀이 다이아 보다 더 단단하다는 것을 의미한다. 는 28 년 9 월 26 일' 과학지' 에 중국 과학원 물리학연구소/베이징 응축 물리국가연구소 고체 양자정보연구소의 박사생 채웨이가 미국 텍사스 대학 오스틴에 가는 동안 Rodney Ruoff 교수와 진동민 연구원의 지도하에 고품질의 13C 동위원소 합성 흑연을 만들어 13C 이런 재료를 분석해 논란이 많은 산화 그라핀 화학 구조를 밝혀냈다. 저소음 그래핀 트랜지스터

28 년 3 월 IBM 왓슨 연구센터의 과학자들은 세계 최초로 저소음 그래핀 트랜지스터를 만들었다. 일반 나노장치는 크기가 줄어들면서 1/f 라고 하는 소음이 점점 더 뚜렷해지면서 부품 신호 대 잡음비가 악화됩니다. 이런 현상은 바로 호격 규칙 (Hooge's law) 인데, 그라핀, 탄소 나노튜브, 실리콘 소재가 모두 이 현상을 일으킨다. 따라서 1/f 소음을 줄이는 방법은 나노 구성요소를 구현하는 데 중요한 문제 중 하나가 됩니다. IBM 은 두 겹의 그라핀을 겹쳐서 트랜지스터를 시험제작하는데 성공했다. 두 개의 그라핀 사이에 강한 전자 결합이 생성되기 때문에 1/f 소음이 제어됩니다. IBM 중국계 연구원인 Ming-Yu Lin 의 이 발견에 따르면, 두 층의 그래핀이 다양한 분야에 적용될 것으로 예상된다.

28 년 5 월 미국 조지아 공대 교수 드힐은 미국 MIT 링컨 연구소와 협력하여 단일 칩에 생성된 수백 개의 그라핀 트랜지스터 어레이를 제작했습니다.

28 년 6 월 말 일본 동북대 전기통신연구소 말광진희 교수가 실리콘 라이닝에 단일 흑연막, 그래핀을 생성했다. 초당 112Hz 급 고주파 장치 및 수퍼마이크로프로세서를 만드는 데 사용할 수 있는 것과 같이 축소 없이 고속으로 작동할 수 있습니다. 단일 층 흑연막은 두께가 단 하나의 탄소 원자에 불과한 벌집 흑연 구조로 만들기 어렵다. 말광 교수의 팀은 탄화 실리콘이 형성될 때의 결정화 방향과 실리콘 라이닝 절단의 결정화 방향을 제어하여 1×15 제곱미크론 면적의 흑연막을 2 층 얻었으며, 격자 왜곡률은 1.7% 에 불과했다. 다른 과학팀은 전통적인 방법을 이용한 격자 왜곡률이 2% 로 실제 응용할 수 있는 부품을 만들 수 없다. 말광 교수의 방법은 탄화 실리콘 라이닝을 진공 상태에서 1 도로 가열하고 실리콘을 제거하고 남은 탄소를 제거하여 자체 구성 형식을 통해 단일 흑연막을 형성하는 것이다.