石墨烯在电子领域的未来之路有多宽?
宽度几乎为零或者非常小,不能用来制作半导体器件。在石墨烯中打开一个能带隙,而不影响石墨烯的其他出色性能,例如高电子迁移度,是目前的研发热点。科学界已采用许多技术克服这一难题:已有科学家们通过石墨烯基底材料诱发打开能带隙;在h-BN 或h-BN/Ni(111)基底上打开0.5 eV 能带隙;最新理论证明,可在沉积在氧终止的SiO2 表面上的石墨烯中,打开一个~0.52 eV的能带隙;科学家们已在生长在SiC 基底上的双层石墨烯中打开能带隙;这里不一一列举。然而,所有这些技术目前都还处于初期,还需要进一步研发。很多具有前景的方法,都会增加石墨烯的缺陷。而且,到目前为止还不能达到大面积的均匀掺杂。
根据欧盟石墨烯旗舰计划研究团队对石墨烯用于不同电子领域驱动力、当前石墨烯技术需要解决的主要问题进行了分析(见表3)。
四、欧盟对石墨烯电子领域应用预期
欧盟对实现各类电子应用预期的时间图2 为功能器件原型产品有望实现的预计时间。
欧盟对石墨烯技术的发展规划(2014—2024 年)欧盟石墨烯旗舰计划将石墨烯技术的发展分成3 个主要部分,分别为材料制备、元件制备和最终的石墨烯集成于各类系统,制定了每个领域预期实现的目标,如图3 所示。
五、小结
领先的新技术行业研究公司Innova Research(壹行研)近日公布了2017 年全球石墨烯七大趋势。报告认为2017 年,石墨烯的价格将大幅降低,石墨烯在中央处理器和芯片等核心电子元件的应用研发将获得进一步推动。石墨烯在电子方面的应用日益普及,其中,石墨烯导电油墨和基于石墨烯的射频标签(RFID)在消费电子和其他电子产品市场崭露头角。
未来基于石墨烯的电磁干扰屏蔽/静电保护( EMI/ESD)元器件等技术也将会日益成熟。另外,石墨烯在中央处理器和芯片上的应用受到众多计算机和电子业巨头的重点关注,其未来的研发过程将得到这些巨头进一步的推动。
报告称,2015 年石墨烯在电子行业的应用占全球石墨烯市场收入35.9%,并预测到2020 年,石墨烯从电子行业取得的收入将超过全球石墨烯市场收入份额的一半,达到51.3%。
资料来源:《石墨烯电子应用的发展与挑战》作者:高岩,苏东艳(常州市科技信息中心)
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