Ar juodas fosforas gali būti mikroschemų ateitis?

Skelbimas

Grafenas nuo seno buvo laikomas kompiuterių procesorių ir elektronikos ateitimi. Tačiau per pastaruosius porą metų atsirado keletas puikių dviejų dimensijų kristalų medžiagų. Vienas naujų iššūkių yra juodasis fosforas. Šią savaitę Korėjos tyrimų komanda išsiaiškino, kaip tai padaryti sukurkite derinamą juostos tarpą medžiagoje, leidžiantį jį naudoti kaip puslaidininkį ir (potencialiai) pranašesnį silicio pakaitalą.

Ką tai reiškia puslaidininkiams ir grafeno ateitis Naujausios kompiuterinės technologijos, kurias turite pamatyti, kad patikėtumėtePeržiūrėkite kai kurias naujausias kompiuterių technologijas, kurios per artimiausius kelerius metus pakeis elektronikos ir asmeninių kompiuterių pasaulį. Skaityti daugiau ? Išsiaiškinkime!

Juodasis fosforas

Kaip ir grafeną, juodąjį fosforą galima suskaidyti į vieno atomo storio lakštus. Šie lakštai yra žinomi kaip fosforanas, tačiau skirtingai nuo grafeno, šie sluoksniai veikia kaip puikus puslaidininkis kuriuos galima lengvai įjungti ir išjungti, tikimės, kad žymiai sumažinsite

naujos kartos galios reikalavimai 8 neįtikėtini nauji elektros energijos gamybos būdaiAlternatyvi energija yra viena didėjanti tendencija, tačiau galbūt nežinote apie visas galimybes. Čia yra keletas beprotiškiausių naujų energijos generavimo būdų. Skaityti daugiau ypač laidžių tranzistorių. Grafenas yra ypač laidus, tačiau jame nėra natūralaus juostos tarpo, ir būtent ten galėtų įsiskverbti juodasis fosforas.

Gamyba

Juodasis fosforas yra termodinamiškai stabilus elemento, fosforo, allotropas. Stabilus kambario temperatūroje juodasis fosforas nėra „natūraliai atsirandanti“ medžiaga ir gaunamas tik kaitinant baltąjį fosforą ypač aukštame slėgyje (maždaug 12 000 atmosferų). Gauti juodojo fosforo kristalai pasižymi pūstais korio sluoksniais, turinčiais tarpsluoksnio atstumas - 0,5 nanometrų Netikėsite: „DARPA“ ateities tyrimai į pažangiausius kompiuteriusDARPA yra viena patraukliausių ir paslaptingiausių JAV vyriausybės dalių. Toliau pateikiami keli pažangiausi DARPA projektai, kurie žada pakeisti technologijų pasaulį. Skaityti daugiau , dar viena panaši į grafeno savybė.

Sukurtą juodąjį fosforą sunku gaminti dideliais kiekiais nurodytu pločiu. Tradicinis metodas, taip pat taikomas kitoms dvimatėms medžiagoms, yra mechaninis šveitimas. Šiuo kruopščiai lėtu procesu tyrėjai sutraiškė tam tikrą kiekį juodojo fosforo į suspaustą milteliai, tada lipnia juosta lėtai nulupkite sluoksnius, kol jie sukuria vos kelių sluoksnių plėvelę storas. Tai apsiriboja gamyba ir moksliniais tyrimais.

Suprasdamas, koks griežtas šis metodas, Markas C. Hersamas, Šiaurės Vakarų universiteto universitetas, sukūrė a nauja technika, naudojant tirpalo chemiją pagreitinti gamybą. Į ultragarsinio vamzdelio dugną jie įdeda juodojo fosforo kristalą ir tirpiklį, kurio skysčiui sujudinti naudojamas greitai vibruojantis metalinis antgalis.

Gautas garsinis veiksmas kartu su tirpikliu atskiria juodąjį fosforą į reikiamus nanometro storio lakštus, suspenduotus skysčio viduje. Tada tyrėjai gali padengti šį „rašalą“ ant paviršių, sudarydami atsitiktinį plonų juodųjų fosforo dribsnių pasiskirstymą.

Nors ultragarso metodas sukuria šiek tiek didesnį derlių ir yra greitesnis procesas, atsitiktinis paskirstymas yra šiek tiek problematiškas. Norėdami sukurti iš tiesų efektyvius tranzistorius, kuriuose būtų panaudotas juodojo fosforo kiekis, tyrėjai ir inžinieriai turi sugebėti daug tiksliau padengti paviršių. Tai yra kitas tyrėjų tikslas.

Band Gap

Pagrindinis juodojo fosforo patrauklumas yra natūralus juostos tarpas. Juostos arba energijos tarpas atskiria laidžias medžiagas nuo puslaidininkių. Tai veikia taip:

• Grafenas yra puikus laidininkas, todėl jis patrauklus kompiuterių procesoriams. Mažas atsparumas reiškia mažai šilumos. Deja, mes dar nežinome, kaip tai pakeisti į nelaidžią būseną. Grafeno tranzistoriai negali išsijungti. Nors yra keletas būdų, kaip išspręsti šią problemą, dar niekas jų nesužavėjo.
• Juodasis fosforas taip pat yra puikus laidininkas, tačiau jis taip pat turi energijos atotrūkį, tai reiškia, kad energijos, praeinančios per medžiagą, kiekį galima perjungti tarp laidumo ir izoliacijos. Dopindami juodąjį fosforą, galite lengvai sukurti tradicinius tranzistorius. Taip pat galite suderinti, kad sukurtumėte tikrai specifinį elgesį, sudarydami sąlygas egzotiškoms elektroninėms grandinėms.

Būtent ši plataus diapazono spraga užpildo medžiagų mokslininkai Kaip 3D spausdinimo žmonės tą dieną gali būti įmanomaKaip veikia bio spausdinimas? Ką galima atspausdinti? Ar kada nors pavyks atspausdinti pilną žmogų? Skaityti daugiau su jauduliu. Tai, kartu su dideliu juodojo fosforo fotojautrumu, galėjo pamatyti puslaidininkį, naudojamą viskuo, pradedant cheminiu aptikimu ir baigiant optinėmis grandinėmis.

Optinė schema

Juodasis fosforas taip pat vadinamas „tiesioginės juostos“ puslaidininkiu. Tai reta savybė, reiškianti, kad medžiaga gali efektyviai ir efektyviai paversti elektrinius signalus šviesa, todėl tai yra pagrindinis kandidatas į mikroschemos optinį ryšį. Minesotos universiteto Elektros ir kompiuterinės inžinerijos katedros magistrantė Nathan Youngblood, kurios darbas apie juodąjį fosforą rodomas Gamtos fotonika mano:

„Išties įdomu galvoti apie vieną medžiagą, kuri gali būti naudojama optiniams duomenims siųsti ir priimti ir neapsiriboja konkrečiu substratu ar bangos ilgiu. Tai gali turėti didžiulį greitos komunikacijos tarp procesoriaus branduolių potencialą, kuris šiuo metu yra kompiuterių pramonės kliūtis “.

Silicio pakeitimas?

Nors Silicio slėnį reikėtų pervadinti, juodasis fosforas galėtų būti medžiaga, leidžianti procesoriaus dizainui kelti naują aukštį. Geriausia, jei juodasis fosforas sumažins tranzistorių, padengtų aukščiau minėtu rašalu, darbinę įtampą. Tai sumažins šilumą. pagaminta naudojimo metu, leidžiant procesoriams greičiau sustoti, neperkaitinant. Tai procesas, kuris iš esmės sustojo už tai, kad pridedama daugiau šerdys. Tai padidintų lusto efektyvumą ir, svarbiausia, bendrą apdorojimo galią.

Mūro įstatymas gali tęstis „7 nm“ „IBM Chip“ dvigubinamas našumas, įrodo Moore'o dėsnį per 2018 mDaugybė pagrindinių fizinių apribojimų suartėja ir sustabdo tradicinių silicio kompiuterių lustų pažangą. Radikalus naujas proveržis galėtų padėti dar labiau peržengti ribas. Skaityti daugiau kaip planuota!

Juodasis fosforas gali būti naudingas ne tik tranzistoriams. Kitos elektronikos programos: saulės baterijos, saulės elementai Efektyvus. Pigiai. Nuostabu. Štai kodėl svarbios naujos purškiamos saulės baterijosNumatoma, kad saulės energijos kaina krits smarkiai po to, kai mokslininkų komanda dirbs Šefildo universitetas Jungtinėje Karalystėje paskelbė apie saulės elementų, skirtų purškimui, kūrimą procesas. Skaityti daugiau , baterijos Baterijų technologijos, kurios ketina pakeisti pasaulįAkumuliatorių technologija plėtėsi lėčiau nei kitos technologijos ir dabar yra ilgio palapinės stulpas daugybėje pramonės šakų. Kokia bus akumuliatorių technologijos ateitis? Skaityti daugiau , jungikliai, jutikliai ir dar daugiau. Kaip ir dauguma stebuklingų medžiagų, dirbant, tiriant ir įgyvendinant atominio lygio medžiagas Kvantiniai kompiuteriai: Kriptografijos pabaiga?Kvantinis skaičiavimas kaip idėja egzistavo kurį laiką - teorinė galimybė iš pradžių buvo pristatyta 1982 m. Per pastaruosius kelerius metus ši sritis artėjo prie praktiškumo. Skaityti daugiau užtruks laiko, todėl nesitikėkite optoelektroninis kompiuteris Kaip veikia optiniai ir kvantiniai kompiuteriai?Artėja tremtinių amžius. Ar žinote, kaip veikia optiniai ir kvantiniai kompiuteriai, ir ar šios naujos technologijos taps mūsų ateitimi? Skaityti daugiau žaisdamas „Minecraft“ („Latecomer“) „Minecraft“ pradedančiųjų vadovasJei vis dėlto vėluojate į vakarėlį, nesijaudinkite - šį išsamų pradedančiųjų vadovą jūs įtraukėte. Skaityti daugiau bet kada greitu metu.

Ar turėtume jaudintis?

Taip, žinoma. Mes tiesiogine prasme kalbame apie kompiuterijos ir optinio ryšio potencialią ateitį. Vis dėlto neturėtume džiaugtis ir šokti į juodojo fosforo hype traukinį, nes tai bus ilga sena kelionė, neturinti akivaizdaus tikslo. Nuostabios medžiagos, tokios kaip juodasis fosforas, kaip grafenas, kaip molibdeno disulfidas, yra visos ateities pokyčiams. Tik ne taip greitai, kaip mums gali patikti.

Jus jaudina futuristinės medžiagos? Ar tai viskas tik krūva hype? Praneškite mums, ką galvojate!

Vaizdo kreditai: juodi milteliai pateikė Fablok per Shutterstock, Fosforo alotropai, Juodojo fosforo ampulė, Fosforo struktūra, „DWave Chip“ viskas per „Wikimedia Commons“, Mikroschema per „Flickr“