：《自然》杂志报道：中国科学家成功研制可扩展石墨烯半导体
自然杂志报道中国科学家成功研制可扩展石墨烯半导体
近日，《自然》杂志发表了中国科学家的一项最新研究成果。来自佐治亚理工学院天津大学的马雷教授团队与美国佐治亚理工学院的Walter de Heer教授团队合作，成功研制出可扩展的石墨烯半导体。这一突破为开发更快、更高效的新型计算机铺平了道路。
石墨烯是一种由单层碳原子构成的材料，其强度高于钢铁，具有良好的导电性和耐热、耐酸特性。尽管石墨烯半导体具有许多优势，但由于缺乏带隙，科学家一直未能研制出可以随意控制导电或绝缘的石墨烯半导体。带隙是半导体的一个重要特性，它决定了电子从高能带跃迁到低能带的能力，从而实现电流的开关控制，这是制造计算机逻辑芯片的关键。
在这项新研究中，研究人员通过在石墨烯中引入带隙，成功地展示了一种可以控制电流开关的晶体管。这种晶体管可以阻止或允许电流通过，从而实现对导电开关的控制，为制造数字计算机中的0和1二进制系统创造了条件。
研究人员采用了一种创新的制造方法，通过在加热的碳化硅晶片上迫使硅在碳之前蒸发，从而在晶片表面留下一层石墨烯。这种方法使得石墨烯半导体的电学性能远优于硅芯片。正如de Heer教授所说：“这就像在砾石路上开车和在高速公路上开车一样。”
然而，尽管这项研究成果为石墨烯芯片的发展带来了希望，但仍存在一些挑战。首先，石墨烯晶体管需要在尺寸、质量和制造技术方面进行大量改进，以赶上硅芯片的性能。其次，硅芯片在全球范围内的制造基础设施已经非常成熟，这使得石墨烯芯片在短期内难以取代硅芯片的地位。
总之，中国科学家的这项最新研究成果为石墨烯芯片的发展提供了新的可能性。然而，要实现石墨烯芯片的商业化应用，还需要克服许多技术和市场方面的挑战。
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