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前瞻技術脈動：先進材料與技術（202425）

關鍵字：膠囊；石墨烯；半導體；單層電晶體；凡德瓦剝離技術；相變記憶體；
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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2024年8月2日
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圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202425）
 
火神火箭第一次運載了私人的登陸器前往月球
新型Vulcan火箭的首次發射定於1月8日，標誌著2024年月球任務的開始。由聯合發射聯盟(ULA)製造，Vulcan旨在與SpaceX競爭美國太空發射市場。此次發射將攜帶Astrobotic的Peregrine探測器，該探測器是NASA商業月球運載服務(CLPS)計畫的一部分，計劃在2024年進行六次以上的發射。如果成功，這將是首家登陸月球的私營公司，進行未來人類探索所需的重要科學研究。然而，由於攜帶了人類骨灰的膠囊，此次發射引起了爭議。
參考資料：The first Vulcan rocket launch will carry a private lander to the moon, New Scientist. 2024/01/05.

第一個以石墨烯製成的半導體可以帶來更快的電腦
為了改變計算機技術，研究人員利用石墨烯製作了一種可擴展的半導體。喬治亞理工學院的研究人員成功地利用石墨烯製作了一種可擴展的半導體，有望徹底改變計算機技術。石墨烯是由一層碳原子組成的材料，是優秀的電導體，對熱和酸具有抗性。挑戰一直以來是製造一種具有能隙的石墨烯半導體，這對於計算機的邏輯晶片至關重要。該團隊使用碳化矽晶片製造具有能隙的石墨烯，並展示了一個可工作的晶體管。儘管仍然存在一些挑戰，這一突破可能會使計算機比當前的矽晶片更快、更高效。該研究發表在Nature期刊上。
參考資料：First working graphene semiconductor could lead to faster computers, New Scientist. 2024/01/04.

以單層黑磷及鍺砷化物為基礎的新型電晶體
研究人員使用替代2D半導體材料，如黑磷和砷化鍺，成功開發出了單層晶體管，湖南大學、中國科學院和武漢大學的研究人員使用替代二維(2D)半導體材料，如黑磷和砷化鍺，成功開發出了單層電晶體。由於與脆弱的2D材料形成堅固電接觸的困難，這通常是具有挑戰性的。團隊使用凡德瓦剝離技術，將平面金屬層覆蓋在多層2D通道上。這種技術使他們能夠通過剝離金屬來去除頂部的半導體層。這可能為使用較不常見的2D半導體創建更薄且可擴展的電晶體開闢新的可能性，擴大了它們的應用範圍。該研究發表在Nature Electronics期刊上。
參考資料：New transistors based on monolayer black phosphorus and germanium arsenide, TechXplore. 2024/01/06.

通用記憶體的新候選者快速、低功耗、穩定且持久
要求電腦處理不斷增加的數據，以加快藥物發現、改善天氣和氣候預測、訓練人工智慧等等。為了滿足這項需求，我們需要比以往更快、更節能的電腦記憶體。一種新材料可能會使相變記憶體（依靠高電阻狀態和低電阻狀態之間的切換來創建電腦資料的1 和0）成為未來人工智慧和以資料為中心的系統的改進選擇。史丹佛大學的研究人員證明，一種新材料可能會使相變記憶體（依靠高電阻狀態和低電阻狀態之間的切換來創建電腦資料的1 和0）成為未來人工智慧和以資料為中心的系統的改進選擇。他們的可擴展技術快速、低功耗、穩定、持久，並且可以在與商業製造相容的溫度下製造。GST467 超晶格通過了多項重要基準測試。相變記憶體有時會隨著時間的推移而漂移——本質上，1和0的值會慢慢變化——但他們的測試表明這種記憶體非常穩定。它還以低於 1 伏特的電壓運行，這是低功耗技術的目標，並且比典型的固態硬碟快得多。超晶格也將大量儲存單元封裝到很小的空間中。研究人員已將記憶細胞的直徑縮小至 40 奈米，不到冠狀病毒大小的一半。這並沒有達到應有的密度，但研究人員正在探索透過將記憶體堆疊在垂直層中來進行補償的方法，這要歸功於超晶格的低製造溫度和用於製造它的技術。「製造溫度遠低於您所需的溫度，」研究人員說。“人們正在談論將記憶體堆疊成數千層以增加密度。這種類型的記憶體可以實現未來的3D分層。”(1268字；圖1)
參考資料：New candidate for universal memory is fast, low-power, stable and long-lasting, TechXplore. 2024/01/22.

 
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