Графен — перспективный материал.

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.

×
×