第四百一十章：性能优异的石墨烯晶圆
第四百一十章：性能优异的石墨烯晶圆 (第3/3页)
系列的检查过后，韩元拿着检测数据松了口气。
第二次制备出来的石墨烯单晶材料从各项数据上来看，是符合制备石墨烯晶圆的要求的。
整体结构为单晶、整体无褶皱、整体超洁净、杂质含量低于0.0001%。
这些是基础属性，除此之外，韩元还检测了这块石墨烯单晶材料的界面导热率、导电率等一系列的东西。
通过检测，可以从显示屏上的数据看到，这块石墨烯的载流子迁移率达到了160000 cm2·v 1·s 1。
相比较之下，单晶硅的载流子迁移率一般都在2500-3500 cm2·v 1·s 1之间。
载流子迁移率，是指固体物理学中用于描述金属或半导体内部电子，在电场作用下移动快慢程度的物理量。
这是一个物理属性，并不需要了解它的原理，但要知道这个物理属性对于芯片的影响。
第一，载流子迁移率和载流子浓度一起决定半导体材料的电导率（电阻率的倒数）的大小。
第二，它影响器件的工作频率。
很多人应该都听说过芯片的‘超频’，特别是一些个人电脑爱好者。
超频指的是把一个电子配件的时脉速度提升至高于厂方所定的速度运作，从而提升性能的方法。
通过超频，可以让电脑的性能更加优秀。
比如英特尔系列的酷睿i系列cpu，通过超频手段能做到跨级别性能对比。
同代的i3处理器，在超频下，性能堪比同代i5，甚至超越。
但超频有一个坏处，它就跟人体长时间高负荷的劳动一样，容易累到累进医院。
所以对于芯片的寿命有很大的影响。
而石墨烯单晶材料的优越性，在这一方面体现的淋漓尽致。
正因为石墨烯具有如此高的载流子迁移率，使得其可应用于超高频器件，使得thz成为可能（硅基芯片无论再怎么提升，其高频也只能做到ghz级别）。
如在典型的100 nm通道石墨烯晶体管中，载流子在源漏之间传输只需要0.1 ps。
除此之外，这一份石墨烯单晶材料的热导率为3800 w/（m·k），是目前人工合成可用于电子器件中最高的。
相比之下，单晶硅的热导率只有250w/（m·k），两者之间的差距有多大，一眼就能看出来。
而高热导率，对于大功率器件的界面散热作用显著，毕竟热量能及时传递出去。
这能够提高器件效率、延长器件寿命，有望用于集成电路的热管理。
无论是高载流子迁移率还是高热导率，都可以看出石墨烯单晶材料的优秀性能。
这是硅基芯片无可比拟的。
当然，有性能优异的地方，自然就有性能低下的地方。
石墨烯单晶材料的超高电子载流子迁移率来源于它本身缺乏固有带隙性。
而缺乏固有带隙限制了石墨烯在逻辑电路中的应用。
其实这一点相当容易理解，在石墨烯中运行的电子，就好像在高速公路上运行的汽车一样，一座座的收费站，是电子的开关，它引导每一颗电子前往的位置。
而石墨烯单晶材料，是一条比硅基芯片更加宽广的高速公路，但这条高速公路上没有收费站。
这导致在上面行驶的汽车，也就是电子，可以随意乱跑。
这是碳基芯片中使用石墨烯材料作为晶圆时必须要解决的一个重要难题。
对于这个难题，现实各国的做法是在石墨烯晶圆底下附加一层单晶硅或者碳化硅晶材。
从而做到实现带隙功能。
但这种方式有个较大的缺点，那就是无论使用单晶硅还是碳化硅晶材作为基底，都会影响芯片整体的运行效率。
不是哪一种材料都有石墨烯单晶这么高的载流子迁移率和热导率的。
即便是超高纯度的碳化硅晶材，在这两方面的效率都远低于石墨烯单晶材料。
后面韩元同样也要解决石墨烯单晶材料带隙的问题，他使用的方法，也是这种。
这条路，其实是对的，只不过各国并没有找到的合适的材料而已。
或者说，他们找到了适合的材料，但是做不到将那种材料作为基底附着在石墨烯单晶晶圆上。
.......
紫笔文学