ジョージア工科大学と中国の天津大学の研究者たちは、電子工学の分野で画期的な発見をしました。彼らは、ユニークな特性を持つ材料であるグラフェンから作られた革新的な機能性半導体を成功裏に作り出しました。この発見は、テクノロジー産業を革命化する可能性があるものです。
長年にわたり、シリコンは電子機器の製造において主要な材料となってきました。しかし、計算能力が向上し、電子デバイスがますます小型化していく中で、シリコンは限界に近づいています。ここで、グラフェンから作られた半導体が登場します。これは従来のマイクロエレクトロニクス処理方法と互換性があり、シリコンの代替材料として実用化可能です。
グラフェンを電子工学に活用する上での主な課題の1つは、「バンドギャップ」という、半導体をオンとオフに切り替えるための重要な特性が欠けていることです。しかし、ジョージア工科大学のウォルター・デヘア率いる研究チームは、このハードルを乗り越えました。彼らは非常に堅牢なグラフェン半導体を開発し、シリコンの10倍の移動度を実現しました。これにより、電子はより効率的に、より高速で移動できるため、計算能力が向上します。
このブレイクスルーは、チームがシリコンカーバイドウェハ上でグラフェンを成長させ、エピタキシャルグラフェンを作成する方法を発見したときに訪れました。次の10年間、研究者たちはこの材料を完璧にするために取り組み、中国の同僚との協力により重要な進歩を遂げました。
チームが開発したグラフェン半導体は、現在、ナノエレクトロニクスに必要なすべての特性を持つ2次元半導体として唯一の存在です。その電気特性は、現在開発されている他の2次元半導体を凌駕しています。これにより、量子力学的な電子の波特性を利用する量子コンピューティングなど、完全に新しい技術の可能性が開けます。
このグラフェン電子工学の画期的な成果は、この分野の進化における重要な節目となります。真空管やワイヤーがシリコンによって置き換えられたように、グラフェンは電子工学の歴史における次の一歩となるかもしれません。ウォルター・デヘアは適切に言い表わしています。「これはライト兄弟の瞬間のようなものです。人々を海を渡すことができる技術の始まりです。」この新しい機能性半導体の潜在的な応用と影響はまだ十分に理解されていませんが、電子工学の未来に大いなる約束を秘めています。
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