石墨纳米带有望成半导体新材料

据美国《世界日报》报道，美国斯坦福大学化学系教授戴宏杰领导研究团队，发现石墨纳米带(graphenenanoribbon)可作为半导体晶体材料，在未来可能整合于高表现计算机芯片，增加芯片速度与效能、降低耗热量，取代现今大部分由硅做成的芯片。 　戴宏杰率领多位博士及博士后研究生进行这项研究计划，他表示，这是学术与产业界首次将石墨纳米带做成具有半导体性能，未来有希望将其做成半导体晶体管。 　目前用在计算机设备的材料是硅，希望有一天能将石墨纳米带用在计算机芯片。这项研究内容已于5月23日登上科学杂志《物理评论快报》（Physical Review Letters）在线版。 　“碳到处都有，我们主要将石墨纳米带做得很小很窄，促使它具有半导体性能。因为体积大块的碳，性质与金属比较像，做小则能具有半导体材料特性。此研究是化学材料与电子应用的结合。”戴宏杰指出，石墨纳米带比硅有优势，速度要快、耗热量少、能加快计算机运作，将是未来的半导体候选材料，电子器件材料选择。 　根据摩尔定律，晶体使用量每两年会倍增，研究人员预估，硅芯片可能在未来10年达到使用最大量而面临短缺现象。此外，硅常有过热问题。研究团队将石墨纳米带做成比人类头发还细五万倍，并具有半导体材料性能，未来可能用于计算机芯片制造。 　不过，石墨纳米带未来能否完全取代硅成为半导体新材料，目前仍在实验测试阶段。戴宏杰透露，研究计划受到英特尔支持，赞助部分研究经费，未来还将持续支持研究。 　戴宏杰也说，石墨纳米带比硅更具有高速特性，然而，因为不同的碳取材来源，每个石墨纳米带的特性也不同，根据不同的结构有不同的特性，有些具有较多的半导体性能，有些则是有较多的金属性质。不过，金属纳米管绝不可能用于电子装置，如何掌控取材与性能，是未来将石墨纳米带用于半导体晶体使用的问题。 　戴宏杰先前研究的碳纳米管(carbonnanotube)，与石墨纳米带组成元素相同，都是碳，也是世界上非常活跃的材料之一，全球有很多实验室都在进行碳纳米管研究。 　他指出，碳纳米管可用在极小的转换器与电子机械装置上，包括从材料输送转换成电子讯号的晶体管。他强调，以化学合成方法从事碳纳米管研究，不光是合成，还有物理性能研究与相关应用前景，范围相当广泛。