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這意味著經過 10 年的研究，研究人員說他們終于創造出了世界上第一個基于石墨烯的功能半導體。事實證明，這將有助于量子計算和傳統計算，并讓摩爾定律得以延續。

據佐治亞理工學院物理系教授沃爾特-德-希爾（Walt de Heer）介紹，電子移動速度是傳統硅晶體管的 10 倍。這種指數級的提升意味著使用表石墨烯的芯片有可能達到太赫茲范圍的周期。

生產石墨烯的工藝已有半個世紀的歷史。首先，在石墨坩堝內堆疊兩塊碳化硅芯片，然后將其放入包裹著銅管的氬氣石英管內。銅線圈中通入高頻電流，通過感應將石墨坩堝加熱到1000°C，持續約一小時。

碳化硅芯片表面的硅蒸發后，被碳取代，形成二維（單原子）石墨烯層。生產出的晶片是電荷中性的，因此從管子中取出時，會立即被氧氣摻雜。然后，他們通過在真空中將石墨烯加熱到 200°C 來釋放氧摻雜，從而在碳化硅基底上生成表石墨烯。據 de Heer 稱，這種工藝的成本相對較低。

這位教授向 IEEE Spectrum 解釋說："我們使用的（碳化硅）芯片成本約為 10 美元，坩堝成本約為 1 美元，石英管成本約為 10 美元。"

自 2008 年以來，科學家們通過在真空中加熱碳化硅生產出了半導體石墨烯。然而，它缺乏可測量的帶隙，因此晶體管無法開啟和關閉。De Heer 和他的團隊修改后的方法消除了這一問題。

以前產生帶隙的方法是用石墨烯納米帶或納米管對基底進行改性。這些方法都沒有取得成功，因為它們在基底上沉積石墨烯納米帶時需要很高的精度。

de Heer 說："石墨烯納米帶取得了一些成功，但原則上，這種技術與半導體碳納米管技術非常相似，而半導體碳納米管技術在納米管研究 30 年后仍未取得成功。"

研究人員通過使石墨烯變形（起皺）來產生帶隙的方法比較成功。然而，這種方法產生的帶隙只有 0.2 電子伏特，de Heer 認為這個帶隙太小，無法實用。相比之下，硅的帶隙為 1.12 電子伏特。佐治亞理工學院的方法能產生 0.6 電子伏特的帶隙，足以在較低溫度下進行邏輯切換。

de Heer 說："我們的研究有別于其他方法，因為我們在無缺陷、原子平坦的碳化硅臺面上制備了大面積的半導體 SEC。SiC是一種高度發達、隨時可用的電子材料，與傳統的微電子加工方法完全兼容。"

雖然科學界已經成功制備出功能強大、移動性高的半導體外延石墨烯，但量子計算機或普通計算機中的 SEC 處理器仍是一個遙不可及的設想。德希爾說，首先，它需要進一步研究，以確定它是否比當代量子計算機中使用的超導體更合適。

至于硅計算，研究小組已經知道 SEC 是一種性能優越的半導體，電阻低得多。因此，可以實現更快的速度和更低的工作溫度。然而，目前還沒有簡單的方法將 SEC 集成到傳統的硅電子設備中。要想獲得這種材料所能提供的優勢，就必須徹底改變當前的制造模式。

"我把這項工作比作萊特兄弟的首次百米飛行，"de Heer 說。"這將主要取決于開發工作的完成程度"。