由煤焦轉化為納米級碳盤而產生的碳點連接可形成原子級薄膜，能夠應用于二維晶體管和憶阻器，這項技術對于研發更先進的電子產品至關重要。
在最新發表在《通信工程》雜志的一篇論文中，來自美國國家能源技術實驗室（NETL，National Energy Technology Laboratory）、伊利諾伊州厄巴納-香檳分校、橡樹嶺國家實驗室和臺灣半導體制造公司的研究人員稱，煤在下一代電子設備中可發揮關鍵作用。
“煤通常被認為多而臟，但我們研發的加工技術可以將其轉化為只有幾個原子厚的高純度材料”，聯合研究組長曹慶在一份聲明中稱�！捌洫毺氐脑咏Y構和性質使得它們非常適于制造一些性能優于目前先進技術的最小電子產品”。
曹慶解釋說，在不斷尋找更小、更快和更高效的電子產品的過程中，最終是要用一兩個原子厚的材料來制造設備。這是設備的極限，規模小使得它們運行的更快，能量消耗也少的多。雖然超薄半導體已經被廣泛研究，但也需要擁有原子薄絕緣體，一種能夠阻擋電流并用來制作晶體管和憶阻器等電子設備的材料。
煤焦衍生碳層作為絕緣體
擁有無序原子結構的原子薄層碳可以作為制作二維器件的良好絕緣體。合作研究人員已經展現這種碳層可以由煤焦衍生的碳點形成，為展現他們的能力，以曹慶為首的伊利諾伊州大學研究組研發了兩個二維設備樣品。
曹慶說，“這真的令人興奮，因為這是我們通常認為技術含量低的煤首次與先進的微電子直接聯系在一起”。
他的團隊在基于半金屬石墨烯或半導體二硫化鉬的二維晶體管中采用煤衍生的碳層作為柵極電介質，在設備運行速度提高一倍的同時，而能耗更少。
與其它原子薄材料一樣，煤衍生的碳層不具有“懸空鍵”或與化學鍵無關的電子。這些位點在傳統三維絕緣體的表面上大量存在，通過有效地充當“陷阱”來改變其電特性，以降低移動電荷的傳輸，從而放緩晶體管的開關速度。
然而，與其他原子薄材料不同的是，煤衍生碳層無定形，也就是說它們的晶體結構不規則。因此，它們在不同晶體區域之間不存在邊界，這些邊界會充當導致“泄漏”的傳導路徑，電流意外通過絕緣體，并在器件運行期間導致大量額外的功耗。
適合用于人工智能
曹慶團隊考慮的另外一個應用是憶阻器，這是一種既能存儲數據又能對數據進行操作的電子元件，它可以極大地促進人工智能技術的推廣。這種設備通過調制由一對電極之間的電化學反應形成的導電細絲（絕緣體夾在導電細絲之間）來存儲和表示數據。 [1] [2] 下一頁 |
