后摩尔时代取代硅的微电子材料——碳纳米管和石墨烯

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划后摩尔时代取代硅的微电子材料——碳纳米管和石墨烯　　有望取代硅的半导体新材料的研究　　摘要：近年来，随着微/纳电子、光电子技术的不断发展，人们对半导体材料的性质提出了更高的要求，作为信息产业的基础材料硅已不能完全满足人们的要求，此时一些先进的电子制造厂商把目光投入到了半导体新材料的研究领域中，这也开辟了人们对于半导体研究的新途径。本文分析了目前的硅材料器件发展的主要瓶颈并提出了几种有望在未来取代硅的新型半导体材

2、料，并各自分析了它们的优缺点。本文还着重分析了最有可能取代硅的新材料碳纳米管石墨烯的晶体结构，如石墨烯的条带结构。最后列举了一些世界知名的半导体。。。　　关键字：硅，石墨烯，辉钼矿，有机半导体　　1．统治半导体行业半个世纪的基础材料—硅　　硅的霸主地位　　上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；至今，硅仍然是半导体产业的主要材料。　　硅为什么能够成为人们首选的半导体材料呢？主要有四个理由：目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专

3、业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　硅丰裕度　　更高的熔化温度允许更宽的工艺宽限　　更宽的工艺范围　　氧化硅的自然生成　　硅是地球上第二丰富的元素，占到地壳成分的25%。经过合理加工，硅能够提纯到半导体制造所需的足够高的纯度而消耗更低的成本。硅1412摄氏度的熔点远高于金属锗937摄氏度的熔点。更高的熔点可以使硅承受更高温度的工艺。使用硅的另一个优点是硅制造的半导体器件可以用于比金属锗更宽的温度范围，增加了

4、半导体的应用范围和可靠性。　　最后，将硅作为半导体材料的一个重要原因是其表面自然生成氧化硅的能力。氧化硅是一种高质量、稳定的电绝缘材料，而且能充当优质的化学阻挡层以保护硅不受外部沾污。电学上的稳定对于避免集成电路中相邻道题之间的漏电是很重要得。生长稳定的薄层氧化硅材料的能力是制造高性能金属-氧化物半导体器件的根本。sio2具有与硅类似的机械性质，允许高温工艺而不会产生翘曲。　　．硅材料的局限性　　摩尔定理：一个芯片能容纳的晶体管数目，大约每18个月就会增加一倍，这解释了现代各种装置的核心芯片的处理速度与记忆容量快速成长的

5、原因。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　半个多世纪以来，计算机始终遵循着“摩尔定律”，这是半导体芯片巨头英特尔创办人之一的摩尔根据经验推断出的行业规律。　　摩尔同时也预测，这个“定律”能持续到1970年代中期，但迄今还依循这个定律，但不会维持太久。根据最悲观估计，最早到XX年，硅与其他现有材料的工程师，就会碰上另一个

6、定律，也就是微缩限制，当有太多回路塞进一个太小空间时，就会导致温度升高，造成效率受阻　　理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料，低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。　　2．制造半导体器件的新材料　　．石墨烯的发现　　石墨烯是碳的一种

7、同素异形体，基本结构是sp2杂化碳原子密堆积晨蜂窝状晶格的、单原子厚度的二维平面片状结构，其中碳-碳见长是纳米。以石墨烯作为基础结构可以形成好几种同素异形体，例如包裹形成富勒烯、卷曲形成一维碳纳米管、或者堆叠形成三维的石墨。　　石墨烯结构的研究目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　片状石墨烯模型的建立：　　片状石墨烯结构

8、　　石墨烯纳米条带的建立　　学术界把他分为扶手椅型和锯齿形型见下图：　　扶手椅型石墨烯条带锯齿形石墨烯条带　　计算的方法主要是利用第一性原理，在vasp软件上进行态密度、禁带宽度的计算，由此得到一些宏观的性质。　　石墨烯的电器特性：　　石墨烯是由单一层碳原子构成的蜂窝般格子状的二维晶体，是一种结合了半导体　　和金属属