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    100%導電新材料或取代石墨烯 實現低功耗下高速互連

    發布時間:[2016-1-20]  查看次數:933

    深圳導電硅膠訊:100%導電新材料或取代石墨烯 實現低功耗下高速互連

     

    深圳導電硅膠訊:由美國史丹佛大學(Stanford University)教授(Shoucheng Zhang)帶領的研究團隊最近發現一種在室溫條件下可實現100%導電效率的钖基材料,他們將這款可帶來更大想象空間的新材料稱為“stanene”。
    該團隊包括史丹佛大學以及美國能源部(DoE)SLAC國家加速實驗室的研究人員,他們根據石墨烯的名稱由來而將這種新的錫基材料命名為“stanene”──以錫的拉丁語“stannum”作為前綴。然而,相較于石墨烯采用2D單層碳原子,這種stanene采用了單層錫材料。雖然他們盡量避免將這種材料稱為室溫超導體,但事實上卻是相當類似的。

    100%導電新材料或取代石墨烯 實現低功耗下高速互連(電子工程專輯)

    加入氟原子(黃色)與錫原子(灰色)2D單層所實現的stanene新材料,可在室溫到高達100℃(約212℉)的高溫下沿邊緣(藍色和紅色箭頭)提供零阻抗。(來源:SLAC)

    “這并不是一種超導體,其差別是它只在邊緣實現100%的導電效率,此外,這種2D材料內部則是一種絕緣體,”解釋。

    在實際作業時中,由于stanene的每個功能區都支持左右邊緣的兩信道零電阻數據流量,stanene互聯機就像超導線材一樣雙雙并排。由stanene互聯機提供的唯一阻抗將會出現在端點,即傳統芯片電路接觸點。

    “關鍵的差異點在于,正常導體的總電阻值隨長度呈線性變化關系──導線越長,阻抗就越大,”說,“但對于stanene來說,唯一的阻抗來自接觸,所以線性總阻抗都是恒定,與導線長度無關!

    為了驗證該研究團隊的模擬結果,目前已在德國與中國分別展開了實驗。如果能夠成功制造satnene,并確認其所具有的特性,那么對于芯片制造商來說可是個大好消息,他們將可改為采用stanene薄層來實現高速互連,從而大幅減少功耗與熱。

    對于其模擬結果經實驗確認抱著很高的期望,因為該團隊已經長期針對各種拓撲絕緣材料特性進行預測與研究了,期望找到即表面導電但內部絕緣的材料。他們已經預測過碲化汞和其他幾種化合物可作為拓墣絕緣材料,同時也經過其后的實驗加以證明。當這些化合物以單層制造時,預期可在邊緣達到100%的導電效率,然而,卻和超導體一樣只能在低溫環境下實現。

    “目前的許多材料研究仍處于實驗階段,但現在我們實際上可使用計算機和理論思維的力量,推動材料研究向前進展,因此,我們能夠根據所需的功能性來設計材料──這是半導體材料科學領域的一項持續性革命,”說。

    目前正致力于在stanene薄層中加入閘極,以期制造出可在晶體管信道中以stanene取代硅晶的三端組件。

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