Fremtiden for hurtige computerchips kan være i grafen og ikke silicium, siger ny forskning

Forskere, der bruger lasere på et Science and Technology Facilities Council (STFC)-anlæg i Storbritannien, mener, at de er et skridt nærmere at finde en erstatning for siliciumchips, der er hurtigere og bruger mindre energi end i dag.

Teamet har testet adfærden for to -lags grafen for at opdage, om det kan bruges som en halvleder eller ej. Deres resultater tyder på, at det kan erstatte siliciumtransistorer i elektroniske kredsløb.

Graphen er rent kulstof i form af en meget tynd, næsten gennemsigtigt ark, 0 et atom tykt. Det er kendt som et 'mirakelmateriale' på grund af dets bemærkelsesværdige styrke og effektivitet ved ledning af varme og elektricitet.

I sin nuværende form er grafen ikke egnet til transistorer, som er grundlaget for al moderne elektronik. For at en transistor skal være teknologisk levedygtig, den skal kunne 'slukke', så der kun løber en lille elektrisk strøm gennem dens port, når den er i standbytilstand. Grafen har ikke et båndgab, så det kan ikke slukkes.

Forskergruppen, ledet af professor Philip Hofmann fra Aarhus Universitet i Danmark, brugte et nyt materiale - to -lags grafen - hvor to lag grafen placeres oven på hinanden, efterlader et lille båndgab for at fremme overførslen af ​​energi mellem lag.

Brug af Artemis på STFC's Central Laser Facility, som er baseret på Rutherford Appleton Laboratory i Oxfordshire, forskerne affyrede ultrakorte pumpelaserpulser mod den dobbeltlagede grafenprøve, øge elektroner ind i ledningsbåndet.

En anden kort, ekstrem ultraviolet, bølgelængdepuls derefter skubbet elektroner fra prøven. Disse blev indsamlet og analyseret for at give et øjebliksbillede af elektronernes energier og bevægelse.

"Vi tog en række af disse målinger, varierende tidsforsinkelse mellem den infrarøde laserpumpe og ekstrem ultraviolet sonde, og sekvenserede dem til en film, "sagde STFC's Dr. Cephise Cacho, en af ​​forskergruppen. "For at se, hvordan elektronerne i hurtig bevægelse opfører sig, hvert billede i filmen skal adskilles med bare en brøkdel af en milliarddel af et sekund. "

Professor Hofmann sagde, "Det, vi har vist med denne forskning, er, at vores prøve opfører sig som en halvleder, og er ikke kortsluttet af defekter."

Der kan være ufuldkommenheder i tolagsgrafen, da lagene nogle gange bliver forkert justeret.

Resultaterne af denne undersøgelse, hvor grafen ikke viste nogen defekter, foreslå, at der bør udføres yderligere teknologisk indsats for at minimere ufuldkommenheder. Når dette er gjort, der er en chance for, at slukningsydelsen af ​​tolagsgrafen kan boostes nok til at udfordre siliciumbaserede enheder.

Grafentransistorer kunne gøre mindre, hurtigere elektroniske chips, end det er muligt med silicium. Til sidst kunne flere og flere transistorer placeres på en enkelt mikrochip for at producere hurtigere, mere kraftfulde processorer til brug i elektronisk udstyr.