Автор: Буракова Александра Николаевна
Автор: Буракова А.Н. преподаватель
Графен – перспективный материал.
Мы живем в цифровом мире, в котором ставятся новые задачи перед компьютерной техникой. Требуется увеличение объёма памяти и вычислительной мощности устройств, а, соответственно, применения большого количества транзисторов. Информация о количестве транзисторов и занимаемых ими площадей представлены на слайде.
Так, например, уже сейчас у 64-ядерного процессора AMD имеется девять кристаллов, которые суммарно занимают площадь в 1008 кв. мм. Каждый процессорный кристалл площадью 74 мм2 и содержит 3,9 млрд транзисторов. Кристалл ввода-вывода содержит 8,34 млрд транзисторов, а его площадь — 416 мм2. Несложно подсчитать, что суммарно процессоры второго поколения содержат 39,54 млрд транзисторов.
Кремний, который использовался для изготовления транзисторов в течение шести десятилетий, является трехмерным материалом и из него практически невозможно изготовить меньшие чем существующие полупроводники.
Проведенные исследования показали, что в качестве альтернативы при изготовлении транзисторов могут применяться двумерные материалы, из которых могут быть выполнены элементы тоньше существующих в 10 раз.
Графен – это углеродная пленка толщиной в один атом, в которой эти атомы углерода выстроены в форме правильных шестиугольников.
Учитывая все свойства графена, можно сказать, что идеальный графен сочетает в себе уникальные свойства:
● самый тонкий материал в мире — толщиной в один атом;
● самый прочный материал в мире — модуль Юнга более 1 ТПа (тераПаскаль);
● имеет высокую электропроводность — подвижность зарядов более 1 000 000 см2/В∙с;
● имеет высокую теплопроводность до 5000 Вт/мК (Ватт на миллиКельвин);
● оптически прозрачен в широком диапазоне;
● гибкий и эластичный;
● химически инертный.
Новые исследования и технологии позволили повысить производительность электронных систем с точки зрения мощности, скорости и плотности размещения элементов. Таким образом, транзистор следующего поколения может быстро переключаться, потребляя при этом небольшое количество энергии.
Транзистор — полупроводник, состоящий из полупроводникового материала, способный небольшим входным сигналом управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет использовать его для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов
Исследования из Университета Буффало установили, что новый двумерный транзистор, изготовленный из графена и соединения дисульфида молибдена не только мал по размеру, но и требует вдвое меньшего напряжения, чем нынешние полупроводники. Эти возможности является ключевыми для удовлетворения спроса на новые энергоемкие наноэлектронные устройства, включая квантовые компьютеры.
Исследователи заявляют, что графен
— может проводить диагностику и лечение рака
— на его основе будет создан чип, который предаст устройствам повышенную чувствительность
— графен позволит фильтровать уран в питьевой воде
— планируется создать структуру на основе графена и использовать её для солнечных батарей
В настоящее время производство графена — это все еще дорогой процесс, а сложные электронные устройства с добавлением этого материала делают вручную.