IT之家 12 月 23 日消息，隨著芯片制造行業工藝微縮這條路逐漸走到盡頭，納米電子學領域急需找出一種硅的替代材料，而大家近十年來最期待的石墨烯已經有所應用，不過大概依然是無法在短時間內走向市場。

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美國佐治亞理工學院專家中的專家沃爾特?德?希爾（Walter de Heer）率先開發出了一種新的基于石墨烯的納米電子學平臺 —— 單片碳原子，與傳統的微電子制造兼容，為人類從硅材料轉向新材料鋪平了道路。

IT之家了解到，相關研究成果已經發表在《自然?通訊》雜志上。

該團隊還新發現了一種可能的準粒子。他們的發現有助于人類制造出更小、更快、更高效和可持續的計算機芯片，并對量子和高性能計算產生潛在影響。

官方表示，該技術有助于制造出更小、更快、更高效和更可持續的計算機芯片，并對量子和高性能計算具有潛在影響。

“石墨烯的力量在于其扁平的二維結構，由已知最強的化學鍵連接在一起，”de Heer 介紹稱，“從一開始就很明顯，石墨烯的小型化程度要比硅強得多，可以制造出更小的設備，同時可以用更高的速度運行，產生的熱量也小得多。這意味著，在原則上，石墨烯芯片可以比硅芯片封裝更多的元器件?！?/p>

2001 年，de Heer 提出了一種基于外延石墨烯的另一種電子形式，他發現在碳化硅晶體頂部自發形成了一層石墨烯，而碳化硅晶體是一種用于大功率電子設備的半導體。

當時，研究人員發現電流可以沿著外延石墨烯的邊緣“無阻力”流動，并且石墨烯器件可以在沒有金屬線的情況下無縫連接。這種組合可以制造出一種依賴于石墨烯電子獨特的類光性質的電子形式。

de Heer 說:“在低溫下，碳納米管中已經觀察到量子干涉，我們希望在外延石墨烯帶和網絡中看到類似的影響。”“石墨烯的這一重要特性是硅無法實現的?！?/p>

為了創建新的納米電子學平臺，研究人員在碳化硅晶體基板上搭建了一種改良形式的外延石墨烯。他們與中國天津大學國際納米粒子和納米系統中心的研究人員合作，用電子級碳化硅晶體生產出了獨特的碳化硅芯片。

研究人員使用電子束光刻（微電子學中常用的一種方法）來雕刻石墨烯納米結構并將其邊緣焊接到碳化硅芯片上。最后，為了測量他們的石墨烯平臺的電子特性，該團隊還使用了一種低溫設備，使他們能夠記錄從接近零的溫度到室溫的特性。

他們發現，石墨烯邊緣態觀察到的電荷類似于光纖中的光子，可以在不散射的情況下傳播到距離很遠的地方。他們發現電荷在散射前沿著邊緣移動了數萬納米，而先前技術中的石墨烯電子只能行進約 10 納米。

與研究人員預期相反的是，此邊緣電流并不是由電子或空穴產生的，而是由一種獨特的準粒子所引發的現象。奇怪的是，這種準粒子既沒有電荷也沒有能量，但運動時毫無阻力。此外，他們還觀察到混合準粒子的成分在石墨烯邊緣的相對側移動。

這種獨特的性質表明，他們所發現的準粒子可能是物理學家幾十年來一直在追尋的那種準粒子，也就是意大利理論物理學家埃托雷?馬約拉納 (Ettore Majorana) 于 1937 年預言的馬約拉納費米子。

“在無縫互連的石墨烯網絡中使用這種新的準粒子開發電子產品正在改變游戲規則，”de Heer 說。

不過大家不要高興地太早，任何事物都無法一蹴而就。根據 de Heer 的說法，我們可能還需要 5 到 10 年的時間才能看到第一個基于石墨烯的電子產品。但得益于這種新的石墨烯平臺，此類技術比以往任何時候都更接近成熟。

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