» »

Odkrit silicijev analog grafena - silicen

Physical Review Letters - Najbolj slaven material zadnjih let je grafen, za odkritje katerega je bila predlani podeljena celo Nobelova nagrada za fiziko. Grafen je material z najvišjo znano električno prevodnostjo, ki ima še cel kup drugih koristnih lastnosti (Kondov efekt, samohlajenje ...), zaradi česar pričakujemo njegovo uporabo kot nadomestek silicija v izdelavi grafenskih tranzistorjev, čipov in vezij ter procesorjev. Grafen sicer ima nekaj pomanjkljivosti; predvsem da ni klasičen polprevodnik. Grafen namreč nima vrzeli (prepovedanega pasu) med valenčnim in prevodnim energijskim pasom, zato je bilo nekoliko teže izdelati tranzistor iz njega, ne pa nemogoče.

Sedaj pa so znanstveniki odkrili, da je mogoče izdelati tudi silicijev analog grafena. V silicenu so kakor v grafenu atomi (to pot seveda silicija) razporejeni v dvodimenzionalni rešetki, v kateri vsak atomi tvori povezavo s tremi sosedi. Ker silicij ne tvori grafitne strukture (ki je tridimenzionalna izvedba grafena), je bil obstoj silicena manj verjeten. Kljub temu so prvikrat teoretično o silicenu razpravljali že leta 1994, potem pa so leta 2007 natančno izračunali, da bi silicen moral biti stabilen. Žal ga nihče ni znal pripraviti, ker grafen pripravljamo iz grafita, silicij pa podobne strukture ne tvori.

Raziskovalci iz Francije in Nemčije sedaj poročajo, da so uspeli sintetizirati silicen. Zato so uporabili preizkušeno metodo nanosa (kondenzacije) silicijevih par na srebrovo površino, saj srebrovi atomi samo zelo šibko reagirajo s silicijem. S to metodo so doslej pripravljali silicijeve nanocevke, za katere so kvantnokemijski izračuni kazali, da sestojijo iz heksagonalne grafenu podobne strukture satja (honeycomb).

Sedaj so na poseben način na srebrovo plast nanesli tanko plast silicija, ki je zavzel strukturo silicena. To so dokazal z elektronsko mikroskopijo, fotoemisijsko spektroskopijo in kvantimi izračuni. Vsi kažejo, da je silicen mogoče pripraviti in da je dejansko nastal. Znanstveniki pričakujejo, da bo silicen še bolj uporaben za izgradnjo tranzistorjev nove generacije, saj je bolj podoben siliciju kot grafen. Poleg tega ima bistveno večjo spinsko-orbitalno sklopitev kot v grafenu, zato bi lahko izkazoval kvantni Hallov efekt pri nižjih temperaturah. Članek je objavljen v Physical Review Letters.

17 komentarjev

dukenukem ::

enkrat so pa govorli, da so diamanti prihodnost za izdelavo procesorjev in čipov

HairMan ::

kaj to pomeni praksi? zakaj bi bili čipi iz grafena in silicena boljši od silicijevih?
ali se gre samo za to, da bo silicija zmajkalo?
Whenever people agree with me, I feel I must be wrong...

keitai ::

Najbolj očitna prednost je, da lahko dosegajo višje hitrosti (sedaj nekako stagnirajo pri max 4 do 5* ghz).

* da ne bi ker uletavu, da lahko z ln2 višje dosežeš.

P4ajo ::

HairMan je izjavil:

kaj to pomeni praksi? zakaj bi bili čipi iz grafena in silicena boljši od silicijevih?
ali se gre samo za to, da bo silicija zmajkalo?
Saj silicen je tudi iz silicija. ;)
Gre se za veliko boljše lastnosti napram običajnemu silicijevemu tranzistorju, ki ga poznam zdaj.
(če želiš vedeti več pa lahko DuckDuckGo vprašaš ;) )

edit:
(glede na to da je nekdo že predmano odgovoril, se lahko moj odgovor tudi izbriše)

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: P4ajo ()

ozbolt ::

HairMan je izjavil:

Ali se gre samo za to, da bo silicija zmajkalo?

WIKI: Measured by mass, silicon makes up 27.7% of the Earth's crust and is the second most abundant element in the crust, with only oxygen having a greater abundance.

Grafen namreč nima vrzeli (prepovedanega pasu) med valenčnim in prevodnim energijskim pasom

Am, vrzel ima v tej vedi bolj pomen atoma z viskom pozitivnega naboja oz. manjko elektrona - uporablja se pri racunanju obnasanja polprevodnikov. Medtem ko je prepovedan pas nekaj drugega, tudi pomemben v taisti vedi. Zato se ponavadi ne uporablja izraz vrzel za prepovedani pas. Lahko pa da jaz kaj ne vem.

Pa thumbs up za novico, zdej pa hitr struckoti naj grejo gruntat kak bi se dal to ponucat.

BigWhale ::

Jest bi imel se eno novo baterijo, ki bo tole lahko poganjala petkrat dalj, kot sedanje baterije! ;)

black ice ::

Že spet trolanje s temi baterijami. Nabavi dinamo pa maš mir.

g. Oden ::

BigWhale je izjavil:

Jest bi imel se eno novo baterijo, ki bo tole lahko poganjala petkrat dalj, kot sedanje baterije! ;)


Če bodo procesorji petkrat bolj varčni kot današnji, boš lahko uporabil tud staro baterijo.

Jst ::

Proton decay is a tax on existence.

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: Jst ()

Zero0ne ::

keitai je izjavil:

Najbolj očitna prednost je, da lahko dosegajo višje hitrosti (sedaj nekako stagnirajo pri max 4 do 5* ghz).

* da ne bi ker uletavu, da lahko z ln2 višje dosežeš.

Signal lahko v 0.2 nanosekunde (kolikor traja en urin cikel pri 5 GHz) propagira po razdalji ca. 6 cm. Dosti večje frekvence fizično niso mogoče, ker ni časa, da bi signal propagiral skozi celotno vezje.
uname -o

Senitel ::

Signal čez silicij ne propagira ravno s svetlobno hitrostjo. V bistvu gre precej počasneje in tistih 6cm se še kar pošteno skrajša. En tranzistor lahko preklapljaš tudi z recimo 40GHz. Ker pa imaš vedno vezja s celim kupom tranzistorjev, ki se morajo iz enega v drug cikel spravit v veljavno stanje, gre pa ta frekvenca precej dol.

usoban ::

Lion29 ::

ja a ni bilo receno, da grafenski transistor preklaplja s 100Ghz in da se da to se precej izboljsat? sklepam, da bo silicen imel podobne oz. malenkost slabse rezultate?

kaj to pomeni, da lahko v roku 3-5ih let pricakujemo procesorje z 20Ghz? Pa glede na to, da delajo precej na "3d" strukturi bi znalo res bit
Frontend UI/UX developer

Zero0ne ::

Lion29 je izjavil:

ja a ni bilo receno, da grafenski transistor preklaplja s 100Ghz in da se da to se precej izboljsat? sklepam, da bo silicen imel podobne oz. malenkost slabse rezultate?

kaj to pomeni, da lahko v roku 3-5ih let pricakujemo procesorje z 20Ghz? Pa glede na to, da delajo precej na "3d" strukturi bi znalo res bit


Ne, ker, kot že rečeno, s tako hitro uro signali sploh ne bi imeli časa priti skozi celo vezje. 10-15 GHz je po mojem mnenju zgornja meja za tako velike CPUje, kot so danes.
uname -o

keitai ::

Nazadnje kar sem bral jim je na neki univerzi uspelo pognati grafenski transistor čez 300ghz, ibm-u cca 100ghz ter bi naj v prihodnosti takšni procesorji dosegali cca 20-25ghz. Vzemite to s ščepom soli, ampak takšna so predvidevanja.

AtaStrudl ::

Se spomnim ene mikrovalovne konference pred cca 25 leti, kjer so omenjali 1THz tranzistor (mislim da so ga naredili na galijevem arzenidu).
Ampak od enega tranzistorja do procesorja je zelo dalec...
Posameznega tranzistorja ni tezko pognati na stotine GHz, ce pa jih je miljone na kupu, se zadeva skuha.

noraguta ::

ma nej nejprej nardijo vsaj vzorčne količine pa stestirajo. za kaj je uporaben. proizvonja pa no ja glede na opis mogoče čez 20 let v najboljšem primeru.
Pust' ot pobyedy k pobyedye vyedyot!


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

Grafen navsezadnje nadomestek silicija?

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
256836 (780) friendbreez
»

Odkrit silicijev analog grafena - silicen

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
173623 (1756) noraguta
»

Nobelova nagrada za fiziko 2010

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
144099 (2689) Jst
»

Grafenski tranzistorji obljubljajo 100 GHz

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
445525 (3728) Thomas
»

Najmanjši tranzistor na svetu iz materiala, ki bi lahko zamenjal silicij

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
173819 (2043) Thomas

Več podobnih tem