硅及其替代品

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，第一个硅半导体出现，取代了经典的真空管。60多年过去了，同样的材料仍然被用来继续建造晶体管和集成电路。这种材料在我们的技术生活中至关重要，这些年被称为“硅时代”。制造技术使我们能够提高这种材料的集成能力和速度，但研究人员已经开始相信，硅允许的最大极限已经达到。 世界各地的研究人员都在寻找可以替代硅的替代品。找到工作速度提高数百或数千倍的新材料并不难，困难的是如何以与硅有竞争力的价格做到这一点。必须考虑到，硅是地球上丰富的材料，尽管为了利用它，需要物理纯化过程，这才是真正增加这种原材料的价格的原因。 寻找一种能够以比硅更快的速度进行开关的材料不仅能让我们制造出更强大的处理器，最重要的是，它将能够制造出效率更高、能量损失更低、散热问题更少的电子设备。

使用电池等等…… 目前，有几项研究使用不同的材料来寻求相同的目标： 磁铁矿： 磁铁矿 美国能源部 (DOE) SLAC 国家加速器实验室的研究人员表明，使用磁铁矿制造晶体管的开关速度比硅晶体管快 兄弟手机列表 数千倍。 这是一种实验室技术。通过使用激光脉冲，他们能够在绝缘体和导体之间切换磁铁矿的特性。这种现象是由于存在由铁原子形成的称为计时器的区域。 达到的速度已达到1THz，展示了其高开关能力，但似乎还远未能够成为真正的替代品，工作温度远低于室温。 钼铁矿 辉钼矿 由于其特性，这种矿物最常见的用途是作为承受极压的润滑剂的添加剂，但美国电子和纳米结构实验室 (LANES) 已经展示了其在电子领域的应用。 这种材料的主要吸引力在于它在操作方面与硅相似，具有更大的集成能力和更低的消耗。对于硅和辉钼矿来说，都存在带隙，决定其何时处于传导模式或绝缘模式。



将使电子设备的开发与迄今为止所进行的非常相似。 尽管石墨烯（如下所述）可能是硅的最终替代品，但可能会存在一个过渡期，辉钼矿发挥基础作用，最初与硅共存，未来与石墨烯共存。 石墨烯 石墨烯 石墨烯已成为新的黄金。由于其有前景的优势，世界各地的研究人员都在研究它。如果我们最终能够实现这种材料所创造的所有期望的一部分，那将是最伟大的技术革命之一。 柔性电子器件、高速处理器、新能源存储系统、高速低损耗电缆、能够吸收能量的涂料、灵敏千倍的相机、生物医学应用等…… 据信，这种材料的开发可能需要十二年以上的时间才能开始，目前的研究路径以及硅仍然可以采取的路径将阻止它更快地发生。