Wenn Sie eine Menge Tech-Kreisen folgen, haben Sie vielleicht gesehen, dass Graphen (eine superdünne Kohlenstoffschicht, die so angeordnet ist, dass ihre elektrischen Eigenschaften an ein Wunder grenzt) in den Nachrichten ziemlich häufig auftaucht und von ihr massiv bejubelt wird fluide elektrische Leitfähigkeit und mögliche Anwendungen in verschiedenen Technologien. Was Sie nicht oft gehört haben, ist der hässliche Teil von Graphen: Es ist unmöglich, Halbleiter-Transistoren aus dem Material zu bauen, wie es jetzt ist, da es keine elektrische Bandlücke hat, von der man sprechen könnte. Wenn das verwirrend klingt, ist das in Ordnung. Dafür ist dieser Artikel gedacht!

Bandabstand? Was ist das?

Eine Bandlücke ist ein winziger Raum zwischen einem Leitungsband und einem Valenzband, der uns sagt, auf welcher Ebene der Strom tatsächlich zwischen den beiden fließt. Es ist wie ein kleiner Pförtner, der eine elektrische Ladung in einem Raum hält, bis er "ausgeschaltet" wird. Praktisch alle Chips auf Computern bestehen aus einem Halbleitermaterial, was bedeutet, dass es eine moderate Bandlücke hat, die es so wenig Strom leitet noch jede elektrische Ladung zurückweisen. Das hat etwas mit der grundlegenden molekularen Struktur zu tun, so dass es ziemlich viel Chemie beim Bau eines Chips gibt.

In Materialien wie Gummi existieren sehr große Bandlücken, die den elektrischen Strömen so sehr widerstehen, dass sie viel mehr Feuer fangen als die Ladung. Aus diesem Grund verwenden Sie Gummi, um die Drähte in den Kabeln zu isolieren . Materialien mit einer vernachlässigbaren Bandlücke sind als Leiter bekannt, während solche mit praktisch keiner Bandlücke als Supraleiter bekannt sind .

Heute bestehen die meisten Chips aus Silizium, das als sehr robuster und zuverlässiger Halbleiter dient. Denken Sie daran, wir brauchen Halbleiter , die nach Belieben schnell ein- und ausgeschaltet werden können, nicht Supraleiter, die die Ladung verlieren, die sie erhalten haben, sobald die Band sie nicht mehr liefert.

Warum ist Graphen nicht gut für den Bau von Chips?

Wie ich bereits erwähnt habe, ist Graphen ein extrem effizienter Stromleiter, aber nicht viel mehr. Es kann eine Ladung mit einer unglaublichen Geschwindigkeit bewegen, aber es kann es nicht behalten. In einem Binärsystem müssen Sie möglicherweise Daten beibehalten, damit Ihre laufenden Programme nicht sofort beim Öffnen geschlossen werden. So ist es beispielsweise in einem RAM-Chip wichtig, dass die darin enthaltenen Daten auf absehbare Zeit lesbar bleiben und lesbar bleiben. Wenn ein Transistor in dem "Ein" -Zustand ist, registriert er eine "1". In einem "Aus" -Zustand registriert er eine "0". Ein Supraleiter wäre nicht in der Lage, "abzuschalten", weil der Unterschied zwischen "Ein" und "Ein" ist Die "Aus" -Spannung ist so klein (wegen der winzigen Bandlücke, die ich zuvor erwähnt habe).

Das heißt nicht, dass Graphen keinen Platz in einem modernen Computer haben würde. Es könnte sicherlich verwendet werden, um Informationen von einem Punkt zum anderen schnell zu liefern . Außerdem könnten wir, wenn wir es durch andere Technologien ergänzen, möglicherweise Graphen sehen, das irgendwann in der Zukunft in Transistoren verwendet wird. Ob dies eine effiziente Kapitalanlage wäre, liegt in der Entscheidung der Branche.

Es gibt ein anderes Material!

Eines der Probleme mit Silizium ist seine Unflexibilität bei Arbeiten auf ultradünnen Oberflächen. Ein Stück Silizium konnte nur so dünn geschabt werden, dass es funktionstüchtig war. Deshalb haben wir zuerst den Einsatz von Graphen untersucht (es ist ein Atom dick). Da sich Graphen nicht als vielversprechend erweisen kann, ohne eine Menge Geld in die Entwicklung zu investieren, haben Wissenschaftler begonnen, andere Materialien auszuprobieren, von denen eines Titantrisulfid (TiS3) ist . Das Material hat nicht nur die Fähigkeit, selbst in der Dicke eines einzelnen Moleküls zu funktionieren, es hat auch eine Bandlücke, die der von Silizium sehr ähnlich ist.

Die Auswirkungen davon sind weitreichend für Produkte der Miniaturtechnologie, die eine große Menge an Hardware in einem sehr beschränkten Platzangebot packen. Dünnere Materialien leiten Wärme auch effizienter ab, wodurch sie für große stromhungrige Computer vorteilhaft sind.

Jetzt sind Sie an der Reihe, Ihre Meinung zum Ersatz von Silizium zu teilen. Hinterlasse einen Kommentar mit deinen Gedanken!