Hvis du følger mange teknikkirkler, har du kanskje sett grafen (et supertynt lag av karbon som er arrangert på en slik måte at det har elektriske egenskaper som går på mirakuløse ), kommer opp i nyhetene ganske mye, mottar plager om det massivt elektrisk elektrisk ledningsevne og mulige anvendelser i flere forskjellige teknologier. Det du ikke har hørt mye om, er den grimme delen av grafen: Det er umulig å bygge halvledertransistorer ut av materialet som det står nå, siden det ikke har noe elektrisk båndgap å snakke om. Hvis det høres forvirrende ut, er det greit. Det er hva denne artikkelen er for!

Band Gap? Hva er det?

Et båndgap er et lite mellomrom mellom et ledningsbånd og et valensbånd som forteller oss på hvilket nivå strømmen faktisk vil strømme mellom de to. Det er som en liten gatekeeper som holder en elektrisk ladning i en plass til den er "slått av." Nesten alle chips på datamaskiner er laget av et halvledermateriale, noe som betyr at det har et moderat båndgap som gjør at det heller ikke utfører elektrisitet så lett eller avvis hver elektrisk ladning. Dette har å gjøre med grunnleggende molekylær struktur, så det er ganske mye kjemi involvert i å bygge en brikke.

Svært store båndgap eksisterer i materialer som gummi som vil motstå elektriske strømmer så mye at det ville mye heller ta i bruk brann enn å beholde ladningen. Derfor bruker du gummi for å isolere ledningene inni kablene. Materialer med ubetydelig båndgap kalles ledere, mens de med nesten ingen båndgap som helst er kjent som superledere .

I dag er de fleste sjetonger laget av silisium, som fungerer som en veldig solid og pålitelig halvleder. Husk at vi trenger halvledere som raskt kan slås av og på vilje, ikke superledere, som vil miste ladningen de ble gitt i det øyeblikket bandet ikke lenger leverer det.

Hvorfor er grafen ikke bra for å bygge chips?

Som jeg nevnte tidligere, er grafen en ekstremt effektiv strømleder, men ikke mye mer enn det. Det kan skape en belastning med utrolig hastighet, men den kan ikke beholde den. I et binært system må du kanskje beholde data slik at dine løpende programmer ikke bare lukker øyeblikket de åpner. Det er viktig i en RAM-brikke, for eksempel å sikre at dataene i den kan bli satt og forbli lesbare i overskuelig fremtid. Når en transistor er i "på" -tilstanden, registrerer den en "1." I en "av" tilstand registrerer den en "0." En superleder vil ikke kunne "slå av" fordi forskjellen mellom "på" og " "Off" spenningen er så liten (på grunn av det lille båndspaltet jeg nevnte tidligere).

Det er ikke å si at graphene ikke ville ha et sted i en moderne datamaskin. Det kan sikkert brukes til å levere informasjon fra et punkt til et annet raskt. Også, hvis supplert med annen teknologi, kan vi muligens se grafen som brukes i transistorer på et eller annet tidspunkt i fremtiden. Enten det ville være en effektiv investering av kapital, er det opp til næringen å bestemme seg for.

Det er et annet materiale!

Et av problemene med silisium er dets ufleksibilitet når man arbeider på ultratynne overflater. Et stykke silisium kan bare barberes så tynt for at det skal fungere. Det var derfor vi undersøkte bruken av graphene i utgangspunktet (det er et enkelt atom tykt). Siden grafen ikke kan vise seg lovende uten å investere truckloads av penger i utviklingen, begynte forskerne å prøve andre materialer, hvorav den ene er titantriisulfid (TiS3) . Materialet har ikke bare muligheten til å fungere selv ved tykkelsen av et enkelt molekyl, men det har også et båndgap som er veldig lik det for silisium.

Konsekvensene av dette er vidtgående for miniatyrteknologiske produkter som pakker en stor mengde maskinvare i en svært begrenset mengde plass. Tynnere materialer vil også forsvinne varme mer effektivt, noe som gjør dem gunstige for store strøm-sultne datamaskiner.

Det er nå din tur å dele innspillet ditt på jakt etter å erstatte silisium. Legg igjen en kommentar nedenfor med dine tanker!