石墨薄片──也就是石墨烯(graphene)──由于具備比傳統(tǒng)硅芯片高出百萬倍的導電性能，因此是頗具潛力的芯片上互連層(interconnectionlayers)替代材料。但若要用石墨烯制作半導體，需要開啟讓電子跳躍過的能隙(bandgap)，以做為讓數(shù)字計算機運作的開關。
美國倫斯勒理工學院(RensselaerPolytechnicInstitute，RPI)的研究人員表示，他們已經發(fā)現(xiàn)了一種簡單的方法，能用水來開啟石墨烯的能隙。此外研究人員也證實了可透過控制芯片封裝內的濕度，為特定應用調節(jié)石墨烯能隙。
材料的能隙是指從價帶(valenceband，內含電子緊密結合之原子軌道)底部到導帶(conductionband，內有自由電子軌道)頂端的能量差距；在銅線等純導體中，價帶與導帶間并沒有能隙，因此當一個電壓電位(voltagepotential)出現(xiàn)時，所有的電子都是「待價而沽」的。
至于在純絕緣體中，價帶與導帶之間有非常大的能隙，兩者必須要有超越材料擊穿電壓(breakdownvoltage)才能橋接。而在純導體與純絕緣體之間的半導體，有一種磁阻(reluctance)可讓電子跨越能隙，并能支持讓數(shù)字電子組件運作的開關機制。
IBM曾在今年稍早宣布，該公司所研發(fā)的雙閘、雙層(dual-gatebi-layer)石墨烯架構，能有效地開啟.13電子伏特(electronvolts，eV)的能隙；倫斯勒理工學院教授NikhilKoratkar所率領的團隊，則是用簡單的水蒸氣就能開啟.2eV的能隙。
此外，倫斯勒理工學院的研究人員也發(fā)現(xiàn)，只要透過控制芯片封裝內的濕度，就能在0~.2eV(0是純金屬導體的能隙，.2eV是適用于紅外線探測器的半導體能隙)的范圍內，針對不同特定應用的需求，任意調節(jié)石墨烯能隙。
根據(jù)Koratkar的說法，目前的芯片封裝技術應該可讓芯片廠商在特定的組件或是計算機芯片周圍，制作一個小小的圍場(enclosure)，利用該空間，就能很容易地控制濕度。
下載文檔
