Може ли черният фосфор да бъде бъдещето на микрочипите?

реклама

Графен отдавна се разглежда като бъдещето на компютърните процесори и електрониката. Въпреки това през последните няколко години се появиха някои забележителни двуизмерни кристални материали. Един нов предизвикател е черен фосфор. Тази седмица корейски изследователски екип измисли как да го направи създайте регулируема пропаст в лентата в материала, което позволява използването му като полупроводник и (потенциално) превъзходен заместител на силиция.

Какво означава това за полупроводници и бъдещето на графена Най-новите компютърни технологии, които трябва да видите, за да повярватеВижте някои от най-новите компютърни технологии, които са зададени да трансформират света на електрониката и персонални компютри през следващите няколко години. Прочетете още ? Нека разберем!

Черен фосфор

Подобно на графена, черният фосфор може да бъде разделен на листа с дебелина на един атом. Тези листове са известни като фосфорен, но за разлика от графена, тези слоеве действат като отличен полупроводник които лесно могат да се включват и изключват, надяваме се значително да намалят

изисквания за мощност за ново поколение 8 Невероятни нови начина за производство на електроенергияАлтернативната енергия е възходът, но може да не знаете за всички възможности. Ето някои от най-лудите нови начини за генериране на енергия. Прочетете още на ултра-проводими транзистори. Графенът е изключително проводящ, но липсва естествена пропаст в лентата и тук може да се намеси черен фосфор.

производство

Черен фосфор е термодинамично стабилен алотроп на елемента, фосфор. Стабилен при стайна температура, черният фосфор не е „естествено срещащо се“ вещество и се получава само чрез нагряване на бял фосфор при изключително високо налягане, около 12 000 атмосфери. Получените черни фосфорни кристали се отличават с пукнати пчелни слоеве, с междупластово разстояние от 0,5 нанометра Няма да повярвате: DARPA Future Research In Advanced ComputersDARPA е една от най-очарователните и потайни части на правителството на САЩ. Следват някои от най-модерните проекти на DARPA, които обещават да трансформират света на технологиите. Прочетете още , друга подобна характеристика на графена.

Веднъж създаден, черният фосфор е труден за производство в големи количества при определената ширина. Традиционният метод, прилаган и за други двуизмерни материали, е методът на механично ексфолиране. В този старателно бавен процес изследователите смазват количество черен фосфор в компресиран прах, след това използвайте лепяща лента за бавно отлепване на задни слоеве, докато не създадат филм само на няколко слоя дебел. Той е ограничен и ограничава както производството, така и изследванията.

Осъзнавайки колко рестриктивен е този метод, Марк С. Херсам, химик от Северозападния университет, разработва а нова техника с използване на химия на разтвора за ускоряване на производството. Те поставят кристал от черен фосфор и разтворител в дъното на ултразвукова тръба, която използва бързо вибриращ метален накрайник за разбъркване на течността.

Полученото звуково действие в комбинация с разтворителя отделя черния фосфор в необходимите нанометър дебели листове, суспендирани в течността. След това изследователите могат да въртят това мастило върху повърхности, създавайки произволно разпределение на тънките черни люспи от фосфор.

Докато техниката на ултразвуково изследване дава малко по-голям добив и е по-бърз процес, случайното разпределение е донякъде проблематично. За да създадат наистина ефективни транзистори, използващи черен фосфор, изследователите и инженерите трябва да могат да покриват повърхностите с много по-голяма точност. Това е следващата цел за изследователите.

Band Gap

Основно предимство на черния фосфор е привлекателността на естествената му лента. Пропастта в лентата или енергийната пропаст е това, което отделя проводимите материали от полупроводниците. Работи така:

• Graphene е отличен проводник, което го прави привлекателен за компютърните процесори. Малко съпротивление означава малко топлина. За съжаление, все още не знаем как да го превключим в непроводимо състояние. Графеновите транзистори не могат да се изключат Въпреки че може да има начини за решаване на този проблем, все още никой не ги е пробил.
• Черният фосфор също е отличен проводник, но също така има енергийна пропаст, което означава, че количеството енергия, преминаващо през материала, може да се превключва между проводимо и изолиращо. Като допирате черен фосфор, можете лесно да създадете традиционните транзистори. Можете също така да го настроите, за да създаде наистина специфично поведение, което позволява екзотични електронни схеми.

Именно тази широка пропаст в лентата запълва материали учени Как хората с 3D печат може да са възможни някой денКак работи биопечатът? Какво може да се отпечата? И дали някога ще може да отпечата пълноценно човешко същество? Прочетете още с вълнение. Това в комбинация с високата фоточувствителност на черен фосфор може да види полупроводника, използван във всичко - от химическо откриване до оптична схема.

Оптична верига

Черният фосфор се нарича също полупроводник с директна лента. Това е рядко свойство, което означава, че материалът може ефективно и ефикасно да преобразува електрически сигнали обратно в светлина, което го прави основен кандидат за оптична комуникация на чипа. Университет на Минесота, катедра, специалист по електротехника и компютърна техника Натан Йънгблуд, чиято книга е върху черен фосфор включени в Природа Фотоника вярва:

„Наистина е вълнуващо да се мисли за един материал, който може да се използва за изпращане и получаване на данни оптически и не се ограничава до конкретен субстрат или дължина на вълната. Това може да има огромен потенциал за високоскоростна комуникация между процесорните ядра, която в момента е тясно място в компютърната индустрия. “

Замяна на силиций?

Докато Силиконовата долина ще трябва да бъде преименувана, черният фосфор може да бъде материалът, който да доведе дизайна на процесора до нови височини. В идеалния случай Черният фосфор ще понижи работното напрежение на транзисторите, покрити с гореспоменатото „мастило“. Това ще намали топлината произведени по време на използване, позволявайки на процесорите да се задействат по-бързо без прегряване, процес, който до голяма степен е спрял в полза на добавяне на повече ядра. Това би повишило ефективността на чипа и - най-важното - общата мощност на обработката.

Законът на Мур може и да продължи 7nm IBM Chip Doubles Performance, доказва закона на Мур през 2018 г.Редица основни физически ограничения се сближават, за да спрат напредъка на традиционните силиконови компютърни чипове. Новият радикален пробив може да помогне да се разширят границите малко повече. Прочетете още както е по план!

От черен фосфор могат да се възползват не само транзисторите. Други приложения в електрониката включват: слънчеви панели, соларни клетки Ефективно. Евтини. Страхотен. Ето защо новата материя за слънчевите клетки с пулверизаторЦената на слънчевата енергия се очаква да спадне бързо след екип от учени, работещи в Университетът в Шефилд в Обединеното кралство обяви разработването на слънчеви клетки с помощта на спрей процес. Прочетете още , батерии Батерийни технологии, които ще променят светаТехнологията за работа с батерии расте по-бавно от другите технологии и сега е дългият шатър на палатката в потресаващ брой индустрии. Какво ще бъде бъдещето на батерийната технология? Прочетете още , ключове, сензори и др. Но както с повечето чудесни материали, работа, проучване и внедряване на атомни материали Квантовите компютри: краят на криптографията?Квантовите изчисления като идея съществуват от известно време - теоретичната възможност първоначално е въведена през 1982 г. През последните няколко години полето се приближава до практичността. Прочетете още ще отнеме време, така че не очаквайте оптоелектронен компютър Как работят оптичните и квантовите компютри?Настъпва епохата на екзаскелите. Знаете ли как работят оптичните и квантовите компютри и ще станат ли тези нови технологии нашето бъдеще? Прочетете още играе Minecraft Ръководството за начинаещи за MinecraftАко обаче закъснявате на партито, не се притеснявайте - това обширно ръководство за начинаещи ви обхвана. Прочетете още по всяко време скоро.

Трябва ли да се вълнуваме?

Да разбира се. Буквално говорим за потенциалното бъдеще както на изчислителната, така и на оптичната комуникация. Не бива обаче да не се радваме и да скачаме на борда на влак с черен фосфор, тъй като това ще бъде дълго старо пътуване, без окончателен краен изглед. Невероятни материали като Черен Фосфор, като Графен, Молибден Дисулфид са готови да променят бъдещето. Само не толкова бързо, колкото може да ни се иска.

Вълнувате ли се от футуристични материали? Или всичко това е само куп свръх? Кажете ни какво мислите!

Кредити за изображения: черен прах от Fablok чрез Shutterstock, Фолофорни алотропи, Ампула с черен фосфор, Структура на фосфор, DWave чип всичко чрез Wikimedia Commons, Микрочип чрез Flickr