Hvis du følger en masse tekniske kredse, har du muligvis set grafen (et supertyndigt lag af kulstof, der er indrettet på en sådan måde, at det har elektriske egenskaber, der går ud på mirakuløse ), komme helt op i nyhederne og modtage plader om det massivt elektrisk elektrisk ledningsevne og mulige anvendelser i flere forskellige teknologier. Hvad du ikke har hørt meget om, er den grimme del af grafen: Det er umuligt at bygge halvledertransistorer ud af materialet som det står nu, da det ikke har noget elektrisk båndgab at tale om. Hvis det lyder forvirrende, er det okay. Det er hvad denne artikel er for!

Band Gap? Hvad er det?

Et båndgap er et lille mellemrum mellem et ledbånd og et valensbånd, der fortæller os på hvilket niveau strøm vil rent faktisk strømme mellem de to. Det er som en lille gatekeeper, der holder en elektrisk opladning i ét rum, indtil den er "slukket." Næsten alle chips på computere er lavet af et halvledermateriale, hvilket betyder, at det har et moderat båndhul, der gør det ikke så nemt at lede elektricitet ej heller afvise enhver elektrisk ladning. Dette har at gøre med grundlæggende molekylær struktur, så der er en hel del kemi involveret i at opbygge en chip.

Der findes meget store båndgab i materialer som gummi, som vil modstå elektriske strømme så meget, at det meget hellere ville tage ild end at holde ladningen. Derfor bruger du gummi til at isolere ledningerne inde i kabler. Materialer med et ubetydeligt båndgab er kendt som ledere, mens de med næsten ingen båndgap som helst er kendt som superledere .

I dag er de fleste chips fremstillet af silicium, som fungerer som en meget robust og pålidelig halvleder. Husk, vi har brug for halvledere, der hurtigt kan tændes og slukes efter vilje, ikke superledere, som vil miste den ladning de fik, da bandet ikke længere leverer det.

Hvorfor er Graphene ikke godt for Building Chips?

Som jeg nævnte tidligere, er grafen en ekstremt effektiv leder af elektricitet, men ikke meget mere end det. Det kan skubbe en afgift med en utrolig hastighed, men den kan ikke beholde den. I et binært system skal du muligvis beholde data, så dine løbende programmer ikke blot lukker det øjeblik, de åbner. Det er vigtigt i en RAM-chip, for eksempel at sikre, at dataene inde i det kan forblive sat og forblive læsbare i overskuelig fremtid. Når en transistor er i "on" -tilstanden, registrerer den en "1." I en "slukket" tilstand registrerer den en "0." En superleder kan ikke "slukke" fordi forskellen mellem "on" og "on" "Off" spænding er så lille (på grund af det lille båndspalt jeg nævnte tidligere).

Det er ikke at sige, at graphene ikke ville have plads i en moderne computer. Det kunne helt sikkert bruges til at levere oplysninger hurtigt fra et punkt til et andet. Også, hvis suppleret med anden teknologi, kunne vi muligvis se grafen anvendt i transistorer på et eller andet tidspunkt i fremtiden. Hvorvidt det ville være en effektiv investering af kapital, er op til industrien at beslutte.

Der er et andet materiale!

Et af problemerne med silicium er dets ufleksibilitet, når man arbejder på ultra-tynde overflader. Et stykke silicium kunne kun barberes så tyndt, at det kunne fungere. Derfor undersøgte vi brugen af ​​grafen i første omgang (det er et enkelt atom tykt). Da grafen måske ikke viser sig lovende uden at investere lastvogne i sin udvikling, begyndte forskerne at prøve andre materialer, hvoraf den ene er titantriisulfid (TiS3) . Materialet har ikke alene evnen til at fungere selv ved tykkelsen af ​​et enkelt molekyle, men det har også et båndgab, der ligner meget af silicium.

Konsekvenserne af dette er vidtrækkende for miniatureteknologiske produkter, som pakker en stor mængde hardware i en meget begrænset mængde plads. Tyndere materialer vil også sprede varme mere effektivt, hvilket gør dem gunstige til store strømhårede computere.

Det er nu din tur at dele din indsats i stræben efter at erstatte silicium. Efterlad en kommentar nedenfor med dine tanker!