초고속 전자제품의 새로운 물결을 여는 그래핀

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그래핀의 용도로 제안된 것 중 하나는 초고속 트랜지스터의 제작입니다. 이는 빛의 속도에 가까운 속도로 전자를 전도할 수 있기 때문입니다. 또한 그래핀은 유연하고 강하기 때문에 다양한 제조 공정에 이상적입니다. 그래핀의 유일한 장애물은 그래핀의 전자 효율이 너무 높아 밴드갭이 없는 것으로 간주된다는 점입니다. 밴드갭은 전자 상태가 존재할 수 없는 에너지 범위로, 전도성이 없습니다.

놀라운 특성을 가진 단일 분자 두께의 탄소 원자 시트인 그래핀은 집적 회로, 트랜지스터, 배터리, 태양 전지 등을 위한 잠재적인 혁신 소재로 제시되고 있습니다. 반도체는 작지만 0이 아닌 밴드 갭을 가지고 있어 매우 빠르게 상태를 전환할 수 있습니다. 전류를 변조하기 위해 이중층 그래핀에 인위적으로 밴드 갭을 만들려는 시도는 여러 가지 이유로 효과가 없는 것으로 입증되었습니다. 가장 큰 이유는 전자 제품에 필요한 이중층을 만들기 위해 단일 그래핀 시트를 겹칠 때 미세한 정렬 불량이 발생하여 최종 제품에 전기적 특성에 큰 영향을 미치는 미세한 비틀림이 발생하기 때문입니다.

분광학 연구에 따르면 그래핀이 뒤틀리면 질량이 없는 디락 페르미온, 즉 광자처럼 작동하는 전자가 생성됩니다. 이는 연구자들이 이중층 그래핀에서 완벽하게 만들려고 노력해 온 공학적 밴드갭의 영향을 받지 않는다는 것을 의미합니다. 이러한 부재로 인해 그래핀이 향후 몇 년 내에 고성능 집적 회로에 적용되기는 어려울 것으로 보입니다. 그러나 현재 사용 가능한 재료를 사용하여 덜 엄격한 다른 많은 그래핀 전자 애플리케이션이 개발되고 있습니다.

벤치마크 소재보다 내구성이 뛰어난 터치스크린.
단층 그래핀의 높은 투과율을 가진 전자 종이
폴더블(플렉서블) OLED. 전자 품질이 높은 그래핀은 구부러짐이 5mm 미만입니다.
고주파 트랜지스터.
높은 이동성으로 구동되는 논리 트랜지스터.
광 검출기.

오늘날의 컴퓨터 칩은 실리콘 웨이퍼 위에 놓여 있지만, 미래의 컴퓨터는 대신 그래핀 나노튜브로 제작될 수 있습니다. 이러한 구조는 뛰어난 특성을 가지고 있기 때문에 트랜지스터 제조의 미래로 여겨지고 있습니다. 앞으로 그래핀 연구자들은 합성 그래핀의 품질을 개선하고 기술과 관련된 조건에서 그래핀의 특성을 연구해야 합니다.

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저자 소개

Chin Trento

Chin Trento는 일리노이 대학교에서 응용 화학 학사 학위를 받았습니다. 그의 교육적 배경은 다양한 주제에 접근할 수 있는 폭넓은 기반을 제공합니다. 그는 Stanford Advanced Materials(SAM)에서 4년 넘게 첨단 소재 관련 글을 쓰고 있습니다. 이 글을 쓰는 주된 목적은 독자들에게 무료이면서도 양질의 자료를 제공하는 것입니다. 그는 독자들이 발견하는 오타, 오류 또는 의견 차이에 대한 피드백을 환영합니다.

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