Lehet-e a fekete foszfor a mikrochip jövője?

Hirdetés

A grafén már régóta tekinthető a számítógépes processzorok és az elektronika jövőjének. Az elmúlt néhány évben azonban néhány figyelemre méltó kétdimenziós kristály anyag alakult ki. Az egyik új kihívó a fekete foszfor. Ezen a héten egy koreai kutatócsoport kitalálta, hogyan kell hozzon létre egy hangolható sávrést az anyagban, lehetővé téve félvezetőként való felhasználását, és (potenciálisan) a szilícium kiváló pótlása.

Mit jelent ez a félvezetők számára, és a grafén jövője A legújabb számítógépes technológia, amelyet látnia kell, hogy elhiggyeNézze meg a legújabb számítógépes technológiákat, amelyek az elektronika és a PC-k világát átalakítják az elkövetkező néhány évben. Olvass tovább ? Találjuk ki!

Fekete foszfor

A grafénhez hasonlóan a fekete foszfor felosztható egy atom vastag lemezekre. Ezeket a lemezeket foszforként nevezzük, ám a grafénhez képest e rétegek így viselkednek kiváló félvezető amelyek könnyen be- és kikapcsolhatók, remélhetőleg jelentősen leengedve a energiaigény egy új generáció számára

8 Hihetetlen új módszerek a villamosenergia-termeléshezAz alternatív energia az egyik emelkedés, de lehet, hogy nem ismeri az összes lehetőséget. Íme néhány az energia előállításának legőrültebb módja. Olvass tovább ultravezető tranzisztorokból áll. A grafén rendkívül vezetőképes, de hiányzik a természetes sávrés, és itt léphet be a fekete foszfor.

Termelés

A fekete foszfor az elem termodinamikailag stabil allotrópa, a foszfor. Szobahőmérsékleten stabil, a fekete foszfor nem „természetben előforduló” anyag, és csak a fehér foszfor melegítésével nyerhető rendkívül magas nyomáson, körülbelül 12 000 légkörben. A kapott fekete foszforkristályok puffasztott méhsejtrétegeket tartalmaznak, a a rétegek közötti távolság 0,5 nanométer Nem fogja elhinni: A DARPA jövőbeli kutatása fejlett számítógépekbeA DARPA az amerikai kormány egyik legizgalmasabb és titkosabb része. Az alábbiakban bemutatjuk a DARPA legfejlettebb projektjeit, amelyek ígéretet tesznek a technológia világának átalakítására. Olvass tovább , a grafén másik hasonló tulajdonsága.

A létrehozott fekete foszfort nehéz nagy mennyiségben előállítani a megadott szélességben. A hagyományos módszer, amelyet más kétdimenziós anyagokra is alkalmaznak, a mechanikus hámlás. Ebben a fájdalmasan lassú folyamatban a kutatók egy darab fekete foszforot összenyomnak porral, majd ragasztószalaggal lassan hámozza le a rétegeket, amíg néhány rétegű filmréteggé nem készülnek vastag. Ez korlátozott, és korlátozza mind a gyártást, mind a kutatást.

Rájönve, mennyire korlátozó ez a módszer, Mark C. Hersam, a Northwestern Egyetem vegyésze kifejlesztett egy új módszer oldatkémiát alkalmazva a termelés felgyorsítása. Az ultrahangcső aljába egy fekete foszforkristályt és egy oldószert helyeznek, amely gyorsan rezgő fémhegyet használ fel a folyadék megrázására.

A kapott hanghatás az oldószerrel kombinálva elválasztja a fekete foszfort a szükséges nanométer vastag lemezekre, amelyeket a folyadékban szuszpendálnak. A kutatók ezt a „tintát” a felületekre spin-bevonhatják, véletlenszerűen elosztva vékony fekete foszforpehelyeket.

Míg az ultrahangos eljárás valamivel nagyobb hozamot eredményez, és ez egy gyorsabb folyamat, a véletlenszerű eloszlás kissé problematikus. A valóban hatékony tranzisztorok létrehozásához a fekete foszfor felhasználásával a kutatóknak és mérnököknek képesnek kell lenniük a felületek sokkal pontosabb bevonására. Ez a kutatók következő célja.

Band Gap

A fekete foszfor vonzerejének egyik fő előnye a természetes sávrés. A sávrés, vagy az energiarés az, amely elválasztja a vezető anyagokat a félvezetőktől. Így működik:

• A grafén kiváló vezető, ezért vonzóvá teszi a számítógépes processzorok számára. A kis ellenállás kevés hőt jelent. Sajnos még nem tudjuk, hogyan lehet azt nem vezetőképes állapotba váltani. A grafén tranzisztorok nem kapcsolhatók ki. Noha lehetnek megoldások a probléma megoldására, még senki sem repedte meg őket.
• A fekete foszfor szintén kiváló vezető, de van energiarés is, azaz az anyagon áthaladó energia mennyisége váltható a vezető és a szigetelés között. A fekete foszfor doppingjával könnyen létrehozhat hagyományos tranzisztorokat. Behangolhatja az igazán specifikus viselkedés kialakításához, lehetővé téve az egzotikus elektronikus áramköröket.

Ez a széles sávú rés tölti ki anyagtudósok Hogyan lehet egy nap a 3D-s nyomtatásban az emberek számára lehetségesHogyan működik az bionyomtatás? Mit lehet nyomtatni? És képes lesz-e valaha egy teljes embert kinyomtatni? Olvass tovább izgalommal. Ez a fekete foszfor magas fényérzékenységével kombinálva láthatja a felhasznált félvezetőt a kémiai detektálástól az optikai áramkörökig.

Optikai áramkör

A fekete foszfort „direkt sávú” félvezetőnek is nevezik. Ez egy ritka tulajdonság, ami azt jelenti, hogy az anyag hatékonyan és eredményesen képes az elektromos jeleket visszaállítani a fényre, így ez az elsődleges jelölés a chip-on optikai kommunikációban. A Minnesotai Egyetem Villamos- és Számítástechnikai Tanszékének Nathan Youngblood végzős hallgatója, akinek a papírja a fekete foszforról szól szerepelt benne Természet fotonika úgy véli:

„Nagyon izgalmas az egyetlen anyag kidolgozása, amely felhasználható adatok optikai küldésére és fogadására, és nem korlátozódik egy adott szubsztrátumra vagy hullámhosszra. Ennek hatalmas lehetősége lehet a CPU-magok közötti nagy sebességű kommunikációra, amely jelenleg a számítástechnikai iparág szűk keresztmetszete. ”

Szilícium csere?

Míg a Szilícium-völgyet át kellene nevezni, a fekete foszfor lehet az anyag, amely a processzor tervezését új magasságokba hozza. Ideális esetben a fekete foszfor csökkenti a fent említett „tintával” bevont tranzisztorok üzemi feszültségét. Ez csökkenti a hőt használat közben készültek, lehetővé téve a processzorok gyorsabb óráit, túlmelegedés nélkül; ez a folyamat nagymértékben megállt a további magot. Ez növelné a chip hatékonyságát, és - ami a legfontosabb - az általános feldolgozási teljesítményt.

A Moore törvény folytatódhat A 7 nm-es IBM Chip megduplázza a teljesítményt, bebizonyítja Moore törvényét 2018-igSzámos alapvető fizikai határérték közelít egymáshoz, hogy megállítsák a hagyományos szilícium számítógépes chipek fejlődését. Egy radikális új áttörés hozzájárulhat a határok kicsit meghosszabbításához. Olvass tovább terv szerint!

Nem csak a tranzisztorok részesülhetnek a fekete foszfor előnyeiből. Az elektronikán belüli egyéb alkalmazások a következők: napelemek, napelemek Hatékony. Olcsó. Fantasztikus. Íme, miért számít az új, permetezhető napelemekA napenergia költsége csapadékosan esni fog, miután egy tudóscsoport dolgozott a Az Egyesült Királyságban a Sheffieldi Egyetem bejelentette a napelemek kifejlesztését szórással folyamat. Olvass tovább , akkumulátorok Akkumulátor-technológiák, amelyek megváltoztatják a világotAz akkumulátortechnika lassabban növekszik, mint a többi technológia, és ma már a hosszú sátoroszlop a megdöbbentő számú iparágban. Mi lesz az akkumulátor technológia jövője? Olvass tovább , kapcsolók, érzékelők és így tovább. De mint a legtöbb csoda anyag esetében, együtt dolgozunk, kutatunk és atomszintű anyagok megvalósítása Quantum Computers: A kriptográfia vége?A kvantumszámítás mint ötlet már egy ideje fennáll - az elméleti lehetőséget eredetileg 1982-ben vezették be. Az elmúlt néhány évben a terület közelebb került a praktikussá. Olvass tovább időbe telik, tehát ne számítson rá egy optoelektronikai számítógép Hogyan működnek az optikai és a kvantum számítógépek?Közeledik az Exascale-korszak. Tudja, hogyan működnek az optikai és kvantumszámítógépek, és ezek az új technológiák válnak-e jövőnkként? Olvass tovább játék Minecraft A (későn megjelenő) Minecraft útmutatókHa késik a partira, ne aggódjon - ezt az átfogó kezdő útmutatót fedezted fel. Olvass tovább a közeljövőben.

Ha izgatottak lennénk?

Természetesen. Szó szerint a számítástechnika és az optikai kommunikáció lehetséges jövőjéről beszélünk. Nem szabad azonban örülnünk, és fel kell ugrani a fekete foszfor hype vonatra, mert ez egy hosszú, hosszú út lesz, amelynek végleges látnivalója nincs. Az olyan csodálatos anyagok, mint a fekete foszfor, mint a grafén, mint a molibdén-diszulfid, mind megváltoztathatják a jövőt. Csak nem olyan gyorsan, mint szeretnénk.

Izgatottak a futurisztikus anyagok? Vagy ez csak egy csomó hype? Tudassa velünk, mit gondol!

Kép kreditek: fekete por Fablok által Shutterstockon keresztül, Foszfor Allotropes, Fekete foszfor ampulla, Foszfor felépítése, DWave Chip mind a Wikimedia Commonson keresztül, Mikrochip a Flickr-en keresztül