Je lahko črni fosfor prihodnost mikročipov?

Oglas

Graphene je že dolgo videti kot prihodnost računalniških procesorjev in elektronike. Vendar pa se je v zadnjih nekaj letih pojavilo nekaj izjemnih dvodimenzionalnih kristalnih materialov. Eden od novih izzivalcev je črni fosfor. Ta teden je korejska raziskovalna skupina ugotovila, kako to storiti ustvarite nastavljivo vrzel v materialu, kar omogoča, da se uporablja kot polprevodnik, in (potencialno) vrhunsko nadomestilo za silicij.

Kaj to pomeni za polprevodnike in prihodnost grafena Najnovejša računalniška tehnologija, ki jo morate videti, da bi verjeliOglejte si nekaj najnovejših računalniških tehnologij, ki bodo v naslednjih nekaj letih preoblikovale svet elektronike in osebnih računalnikov. Preberi več ? Pa ugotovimo!

Črni fosfor

Tako kot grafen lahko tudi črni fosfor ločimo na liste z enim atomom. Ti listi so znani kot fosforen, vendar za razliko od grafena te plasti delujejo kot odličen polprevodnik ki jih je mogoče enostavno vklopiti in izklopiti, upamo, da bistveno znižamo zahteve glede moči za novo generacijo

8 Neverjetno novi načini pridobivanja električne energijeNadomestna energija je porast, vendar morda ne veste o vseh možnostih. Tu je nekaj najbolj norega novega načina pridobivanja energije. Preberi več ultra prevodnih tranzistorjev. Grafen je izjemno prevoden, vendar nima naravne vrzeli in tu bi lahko stopil črni fosfor.

Proizvodnja

Črni fosfor je termodinamično stabilen alotrop elementa, fosfor. Črni fosfor, ki je stabilen pri sobni temperaturi, ni "naravno prisotna" snov in ga dobimo le s segrevanjem belega fosforja pod izjemno visokim tlakom, približno 12.000 atmosfer. Tako dobljeni kristali črnega fosforja vsebujejo plaste satje, s medosna razdalja 0,5 nanometrov Ne boste verjeli: DARPA prihodnje raziskave naprednih računalnikovDARPA je eden najbolj očarljivih in skrivnih delov ameriške vlade. Sledi nekaj najnaprednejših projektov podjetja DARPA, ki obljubljajo preobrazbo sveta tehnologije. Preberi več , še ena podobna lastnost grafenu.

Ko je črni fosfor ustvarjen, je težko izdelati v velikih količinah na določeni širini. Tradicionalna metoda, ki se uporablja tudi za druge dvodimenzionalne materiale, je metoda mehanskega pilinga. V tem mukotrpnem počasnem postopku raziskovalci drobijo količino črnega fosforja v stisnjen prah, nato z lepilnim trakom počasi olupite hrbtne plasti, dokler ne ustvarite filma le nekaj slojev debel. Je omejena in omejuje tako proizvodnjo kot raziskave.

Mark C. zavedajoč se, kako restriktivna je ta metoda. Hersam, kemik s severozahodne univerze, je razvil nova tehnika s pomočjo kemije raztopine za pospeševanje proizvodnje. Na dno ultrazvočne cevi položijo kristal črnega fosforja in topila, ki za mešanje tekočine uporablja hitro vibrirajočo kovinsko konico.

Tako nastalo zvočno delovanje v kombinaciji s topilom loči črni fosfor na potrebne nanometrske debele plošče, suspendirane znotraj tekočine. Raziskovalci lahko nato to 'črnilo' nanesejo na površine in ustvarijo naključno porazdelitev tankih črnih fosforjevih kosmičev.

Medtem ko tehnika ultrazvočenja daje nekoliko večji izkoristek in je hitrejši postopek, je naključna porazdelitev nekoliko problematična. Za ustvarjanje resnično učinkovitih tranzistorjev s pomočjo črnega fosforja morajo biti raziskovalci in inženirji sposobni površin premazati s precej večjo natančnostjo. To je naslednji cilj raziskovalcev.

Band Gap

Glavna prednost privlačnosti črnega fosforja je njegova vrzel v naravnem pasu. Vrzel v pasu ali energijska vrzel ločuje prevodne materiale od polprevodnikov. Deluje tako:

• Graphene je odličen dirigent, zaradi česar je privlačen za računalniške procesorje. Majhen upor pomeni malo toplote. Na žalost še ne vemo, kako bi ga preklopili v neprevodno stanje. Grafenskih tranzistorjev ni mogoče izklopiti Čeprav lahko to težavo rešimo, jih še nihče ni zlomil.
• Črni fosfor je tudi odličen prevodnik, vendar ima tudi energijsko vrzel, kar pomeni, koliko energije, ki gre skozi material, lahko preklapljamo med prevodnim in izolirnim. Z dopingom črnega fosforja lahko preprosto ustvarite tradicionalne tranzistorje. Lahko ga tudi prilagodite tako, da ustvari resnično specifična vedenja, kar omogoča eksotična elektronska vezja.

Prav ta obsežna vrzel se zapolni znanstveniki materialov Kako bi lahko človek 3D tiskanje nekega dne izvedelKako deluje biotiskanje? Kaj je mogoče natisniti? In bo kdaj lahko natisniti polno človeško bitje? Preberi več od navdušenja. V kombinaciji z visoko fotoobčutljivostjo črnega fosforja je mogoče videti polprevodnik, ki se uporablja v vsem, od kemične detekcije do optičnega vezja.

Optična vezja

Črni fosfor se imenuje tudi polprevodnik z neposrednim pasom. To je redka lastnost, kar pomeni, da lahko material učinkovito in učinkovito pretvori električne signale nazaj v svetlobo, zato je glavni kandidat za optično komunikacijo na čipu. Nathan Youngblood, univerza v Minnesoti, oddelek za elektrotehniko in računalniški inženiring, katerega papir je napisan o črnem fosforju predstavljen v Narava Photonics verjame:

"Zelo razburljivo je razmišljati o enem samem materialu, ki ga lahko uporabljamo za optično pošiljanje in prejemanje podatkov in ni omejeno na določen substrat ali valovno dolžino. To bi lahko imelo velik potencial za hitro komunikacijo med jedri CPU, ki je trenutno ozko grlo v računalniški industriji. "

Silicijska zamenjava?

Medtem ko bi bilo treba Silicijsko dolino preimenovati, bi črni fosfor lahko bil material, s katerim bi oblikovalce procesorja lahko spremenili na nove višine. V idealnem primeru bo črni fosfor znižal obratovalno napetost tranzistorjev, prevlečenih z zgoraj omenjenim črnilom. To bo znižalo toploto proizveden med uporabo, ki omogoča hitrejše zapiranje procesorjev brez pregrevanja, kar je v veliki meri zastalo v prid dodajanju več jedra. To bi povečalo učinkovitost čipov in - kar je najpomembneje - skupno procesno moč.

Moorov zakon se lahko še vedno nadaljuje 7nm IBM Chip Doubles Performance, skozi leto 2018 dokazuje Mooreov zakonŠtevilne temeljne fizične omejitve se zbližujejo, da bi ustavili napredek tradicionalnih silikonskih računalniških čipov. Radikalni nov preboj bi lahko pomagal nekoliko bolj raztegniti meje. Preberi več po načrtih!

Od črnega fosforja ne bi mogli imeti le tranzistorji. Druge aplikacije znotraj elektronike vključujejo: sončne plošče, sončne celice Učinkovito. Poceni. Super. Tukaj je razlog, zakaj je nova sončna celica potrebna za razprševanjeStroški sončne energije bodo predvidoma padli po skupini znanstvenikov, ki delajo na Univerza v Sheffieldu v Združenem kraljestvu je napovedala razvoj sončnih celic s pomočjo spreja postopek. Preberi več , baterije Baterijske tehnologije, ki bodo spremenile svetTehnologija baterij raste počasneje kot druge tehnologije in je zdaj dolg šotorski drog v osupljivih številnih panogah. Kakšna bo prihodnost tehnologije baterij? Preberi več , stikala, senzorji in še več. Kot pri večini čudovitih materialov, pri delu, raziskovanju in izvajanje materialov na atomskem nivoju Kvantni računalniki: konec kriptografije?Kvantno računalništvo kot ideja obstaja že nekaj časa - teoretična možnost je bila prvotno uvedena leta 1982. V zadnjih nekaj letih se je področje približalo praktičnosti. Preberi več trajalo bo čas, zato ne pričakujte optoelektronski računalnik Kako delujejo optični in kvantni računalniki?Prihaja eksaskalna doba. Ali veste, kako delujejo optični in kvantni računalniki in ali bodo te nove tehnologije postale naša prihodnost? Preberi več igranje Minecrafta Vodnik za začetnike MinecraftČe pa zamujate na zabavo, ne skrbite - opisal vas je obsežen vodnik za začetnike. Preberi več kadar koli kmalu.

Bi se morali navdušiti?

Seveda. Dobesedno govorimo o potencialni prihodnosti tako računalništva kot optične komunikacije. Ne smemo pa se veseliti in skakati z vlakom na črnem fosforju, ker bo to dolgo dolgo potovanje, ki še ni videti konca. Neverjetni materiali, kot je črni fosfor, kot je grafen, kot molibden disulfid, so pripravljeni spremeniti prihodnost. Samo ne tako hitro, kot bi morda želeli.

Vas navdušujejo futuristični materiali? Ali pa je vse to le kup hype? Sporočite nam, kaj mislite!

Slikovni krediti: črni prah avtor Fablok prek Shutterstock, Alotropi fosforja, Ampula iz črnega fosforja, Struktura fosforja, DWave čip vse prek Wikimedia Commons, Mikročip prek Flickr