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能不能以石墨烯作为三进制芯片的晶圆旋转角度实现超导

时间:2021-06-28 17:42 来源:未知

理论上是完全可行的。按照题主的意思,只需要满足三点——三进制、半导体石墨烯、超导石墨烯。

1.三进制。
半导体二极管电压状态存在三种——正电压(“1”)、零电压(“0”)和负电压(“-1”)。半导体二极管的特性天生就是为三进制电路准备的,相比比二进制电路速度更快、可靠性更高,而且需要的设备和电能也更少。而且从逻辑来说,二进制只有是/否,但人类真实的状态有是/否/保留,相比于二进制,三进制更接近人的思维,更适合制造计算机

前苏联曾制造三进制计算机“Сетунь”。但美国为首的欧美国家以二进制为基础构建了计算机王国,形成了庞大的产业,而前苏联内部也砍断了三进制计算机的研发,造成更优秀的三进制“胎死腹中”。

不考虑产业配套,三进制只要是半导体二极管都可以实现,只要石墨烯能做半导体自然也不例外。

2.半导体石墨烯
一般石墨烯指单层石墨烯,属于零带隙导体,导电的单层石墨烯做不了半导体,但2层到9层之间的石墨烯却可以。这是因为在垂直方向上存在π键,只需要在垂直方向添加外场作用,使得π键变弱,层间距增大,零带隙的导电石墨烯将变成带隙可调的半导体石墨烯,比如“扶手椅形”的石墨烯纳米带。其带隙可根据需求调整大小,相比于目前使用的硅基半导体,石墨烯半导体为直接带隙半导体,载流子传输速度更快,运算速度自然比间接带隙半导体的硅基半导体快。

3.超导石墨烯
2018年曹原就在nature上发布论文,将2层石墨烯以1.1°的魔鬼倾斜角叠加,石墨烯将具有超导现象,自然而然可以制备超导石墨烯。


三个条件中第一个条件是最容易实现的,不需要石墨烯只需要是半导体都可以实现三进制,但它也是最难实现的。因为二进制计算机已经形成产业规模,从软件到硬件都配套齐全,三进制完全无法撼动现有的二进制计算机产业链,虽然它很优秀,但注定发展不起来。
第二个条件只需要合成成本降低也是容易实现的,目前已经有一些小批量产品,只要在不颠覆二进制计算机的前提下有很大的概率跟硅基半导体竞争,不仅是因为其运算速度比硅基半导体快,而且石墨烯是目前已知的散热性能最好的材料,而半导体最怕发热。石墨烯半导体天生就可以用于制备计算机芯片。
第三个条件是最难实现的,因为目前发现的石墨烯超导现象还只是存在超低温的情况下,常温超导目前还看不到任何希望。
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