Bisakah Fosfor Hitam Menjadi Masa Depan Microchip?

Iklan

Graphene telah lama dilihat sebagai masa depan prosesor komputer dan elektronik. Namun, selama beberapa tahun terakhir, beberapa bahan kristal dua dimensi yang luar biasa telah muncul. Salah satu penantang baru adalah fosfor hitam. Minggu ini, tim peneliti Korea telah menemukan caranya buat celah pita merdu dalam bahan, memungkinkan untuk digunakan sebagai semi-konduktor, dan (berpotensi) pengganti yang unggul untuk silikon.

Apa artinya ini untuk semikonduktor, dan masa depan graphene Teknologi Komputer Terbaru yang Harus Anda Lihat untuk PercayaLihatlah beberapa teknologi komputer terbaru yang siap mengubah dunia elektronik dan PC selama beberapa tahun ke depan. Baca lebih banyak ? Ayo cari tahu!

Fosfor Hitam

Seperti graphene, fosfor hitam dapat dipisahkan menjadi lembaran setebal satu atom. Lembaran ini dikenal sebagai fosforen, tetapi tidak seperti graphene, lapisan ini bertindak sebagai semikonduktor yang sangat baik yang dapat dengan mudah dihidupkan dan dimatikan, semoga menurunkan secara substansial

persyaratan daya untuk generasi baru 8 Cara Baru Menghasilkan Listrik yang Luar BiasaEnergi alternatif adalah salah satu yang naik, tetapi Anda mungkin tidak tahu tentang semua opsi. Berikut adalah beberapa cara baru paling gila untuk menghasilkan tenaga. Baca lebih banyak transistor ultra-konduktif. Graphene sangat konduktif, tetapi tidak memiliki celah pita alami, dan di sinilah fosfor hitam bisa masuk.

Produksi

Fosfor hitam adalah alotrop elemen yang stabil secara termodinamik, fosfor. Stabil pada suhu kamar, fosfor hitam bukan zat 'alami' dan hanya diperoleh dengan memanaskan fosfor putih di bawah tekanan yang sangat tinggi, sekitar 12.000 atmosfer. Kristal fosfor hitam yang dihasilkan menampilkan lapisan sarang lebah kerutan, dengan jarak interlayer 0,5 nanometer Anda Tidak Akan Percaya Ini: Penelitian DARPA Masa Depan Menjadi Komputer CanggihDARPA adalah salah satu bagian paling menarik dan rahasia dari pemerintah AS. Berikut ini adalah beberapa proyek DARPA paling maju yang menjanjikan untuk mengubah dunia teknologi. Baca lebih banyak , fitur lain yang mirip dengan graphene.

Setelah dibuat, fosfor hitam sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar pada lebar yang ditentukan. Metode tradisional, juga diterapkan pada bahan dua dimensi lainnya, adalah pengelupasan mekanis. Dalam proses yang sangat lambat ini, para peneliti menghancurkan sejumlah fosfor hitam ke dalam bentuk kompresi bubuk, kemudian gunakan pita perekat untuk perlahan mengupas lapisan sampai mereka membuat film hanya beberapa lapisan tebal. Ini terbatas dan terbatas pada manufaktur dan penelitian.

Menyadari betapa terbatasnya metode ini, Mark C. Hersam, seorang ahli kimia di Universitas Northwestern mengembangkan a teknik baru menggunakan larutan kimia untuk mempercepat produksi. Mereka menempatkan kristal fosfor hitam dan pelarut di bagian bawah tabung ultrasonik, yang menggunakan ujung logam bergetar cepat untuk mengaduk cairan.

Tindakan sonik yang dihasilkan, dikombinasikan dengan pelarut memisahkan fosfor hitam menjadi lembaran tebal nanometer yang diperlukan, tersuspensi dalam cairan. Para peneliti kemudian dapat memutar-balikkan 'tinta' ini ke permukaan, menciptakan distribusi acak serpih fosfor hitam tipis.

Sementara teknik ultrasonication menghasilkan hasil sedikit lebih besar, dan merupakan proses yang lebih cepat, distribusi acak agak bermasalah. Untuk membuat transistor yang benar-benar efisien menggunakan peneliti dan insinyur fosfor hitam harus mampu memutar permukaan dengan presisi yang jauh lebih besar. Ini adalah tujuan selanjutnya bagi para peneliti.

Band Gap

Keuntungan utama dari daya tarik fosfor hitam adalah celah pita alami. Celah pita, atau celah energi adalah yang memisahkan bahan konduktif dari semikonduktor. Ini berfungsi seperti ini:

• Graphene adalah konduktor yang sangat baik, yang membuatnya menarik bagi prosesor komputer. Sedikit perlawanan berarti sedikit panas. Sayangnya, kami belum tahu cara mengubahnya ke keadaan non-konduktif. Transistor graphene tidak dapat dimatikan. Meskipun mungkin ada cara untuk mengatasi masalah ini, belum ada yang memecahkannya.
• Fosfor hitam juga merupakan konduktor yang sangat baik, tetapi juga memiliki celah energi, yang berarti jumlah energi yang melewati material dapat beralih antara melakukan dan isolasi. Dengan doping fosfor hitam, Anda dapat membuat transistor tradisional dengan mudah. Anda juga dapat menyetelnya untuk menghasilkan perilaku yang sangat spesifik, memungkinkan sirkuit elektronik yang eksotis.

Celah pita lebar inilah yang mengisi ilmuwan bahan Bagaimana Pencetakan 3D Manusia Mungkin Suatu HariBagaimana cara bioprinting bekerja? Apa yang bisa dicetak? Dan akankah mampu mencetak manusia yang utuh? Baca lebih banyak dengan kegembiraan. Ini, dikombinasikan dengan kepekaan foto hitam fosfor yang tinggi dapat melihat semikonduktor digunakan dalam segala hal, mulai dari deteksi kimia hingga sirkuit optik.

Sirkuit Optik

Fosfor hitam juga disebut sebagai semikonduktor "pita langsung". Ini adalah sifat yang langka, yang berarti material dapat secara efektif dan efisien mengubah sinyal listrik menjadi cahaya, menjadikannya kandidat utama untuk komunikasi optik on-chip. Mahasiswa pascasarjana Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Universitas Nathan Youngblood, yang makalahnya tentang fosfor hitam ditampilkan dalam Photonics Alam percaya:

“Sangat menarik untuk memikirkan satu bahan yang dapat digunakan untuk mengirim dan menerima data secara optik dan tidak terbatas pada substrat atau panjang gelombang tertentu. Ini bisa memiliki potensi besar untuk komunikasi kecepatan tinggi antara core CPU yang saat ini menjadi hambatan dalam industri komputasi saat ini. ”

Penggantian Silikon?

Sementara Lembah Silikon perlu diganti namanya, fosfor hitam bisa menjadi bahan untuk membawa desain prosesor ke ketinggian baru. Idealnya, Fosfor Hitam akan menurunkan tegangan operasi transistor yang dilapisi dengan ‘tinta tersebut.’ Ini akan menurunkan panas diproduksi selama penggunaan, memungkinkan prosesor untuk bekerja lebih cepat tanpa kepanasan, sebuah proses yang sebagian besar macet demi menambah lebih banyak core. Ini akan meningkatkan efisiensi chip, dan - yang paling penting - kekuatan pemrosesan keseluruhan.

Hukum Moore mungkin berlanjut Kinerja 7nm IBM Chip Ganda, Membuktikan Hukum Moore Melalui 2018Sejumlah batas fisik mendasar sedang berkumpul untuk menghentikan kemajuan chip komputer silikon tradisional. Terobosan baru yang radikal dapat membantu untuk merentangkan batas lebih sedikit. Baca lebih banyak seperti yang direncanakan!

Bukan hanya transistor yang dapat mengambil manfaat dari Black Phosphorus. Aplikasi lain dalam elektronik meliputi: panel surya, sel surya Efisien. Murah. Luar biasa. Inilah Mengapa Materi Baru Semprot-Pada Sel SuryaBiaya energi matahari akan turun drastis setelah tim ilmuwan bekerja di Universitas Sheffield di Inggris Raya mengumumkan pengembangan sel surya menggunakan semprotan proses. Baca lebih banyak , baterai Teknologi Baterai Yang Akan Mengubah DuniaTeknologi baterai telah tumbuh lebih lambat dari teknologi lainnya, dan sekarang menjadi tiang tenda panjang di sejumlah industri yang mengejutkan. Seperti apa masa depan teknologi baterai? Baca lebih banyak , sakelar, sensor, dan banyak lagi. Tetapi seperti kebanyakan bahan ajaib, bekerja dengan, meneliti, dan menerapkan bahan tingkat atom Komputer Quantum: Akhir Kriptografi?Komputasi kuantum sebagai sebuah ide telah ada untuk sementara waktu - kemungkinan teoretis awalnya diperkenalkan pada tahun 1982. Selama beberapa tahun terakhir, bidang ini semakin mendekati kepraktisan. Baca lebih banyak akan memakan waktu, jadi jangan berharap komputer optoelektronik Bagaimana cara kerja Komputer Optik dan Kuantum?Zaman Exascale akan datang. Apakah Anda tahu cara kerja komputer optik dan kuantum, dan apakah teknologi baru ini akan menjadi masa depan kita? Baca lebih banyak bermain Minecraft The (Latecomer) Beginner's Guide to MinecraftJika Anda terlambat ke pesta, jangan khawatir - panduan pemula yang luas ini telah Anda liput. Baca lebih banyak dalam waktu dekat.

Haruskah Kita Bersemangat?

Ya tentu saja. Kami benar-benar berbicara tentang potensi masa depan komputasi dan komunikasi optik. Namun, kita tidak boleh bersukacita dan melompat naik kereta hype Black Phosphorus, karena itu akan menjadi perjalanan lama yang panjang tanpa akhir yang terlihat. Bahan menakjubkan seperti Black Phosphorus, seperti Graphene, seperti Molybdenum Disulphide siap untuk mengubah masa depan. Tidak secepat yang kita inginkan.

Apakah Anda senang dengan bahan futuristik? Atau itu semua hanya hype? Beri tahu kami pendapat Anda!

Kredit Gambar: bubuk hitam oleh Fablok via Shutterstock, Alotrop Fosfor, Ampul Fosfor Hitam, Struktur Fosfor, DWave Chip semua melalui Wikimedia Commons, Microchip via Flickr