天津大学立功了全球首个石墨烯功能半导体在中国问世！我国又有重大技术突破，全球首个石墨烯功能半导体问世，这次是天津大学立功了！
近日，一篇名为《碳化硅上的超高迁移率半导体外延石墨烯》的论文发表在世界顶级学术期刊《自然》上，而它来自天津大学的科研团队。
关心半导体技术的朋友都知道，随着制造工艺的发展，硅基芯片因为摩尔定律，逐步走向了极限，并且随着纳米数字的减小，发热量大、稳定性差的问题也越发严重。所以，大家都在寻找可以替代硅的半导体材料。
随着石墨烯的问世，最近这些年石墨烯的研究与应用开发持续升温，因为其具有优异的光学、电学、力学特性，在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。石墨烯优异的性能及其潜在的应用价值，已经得到证明，石墨烯也被认为一种未来革命性的材料。
芯片的计算原理，简单的说就是用晶体管的开和关，来表示1和0，然后通过二进制的方式进行运算。所以，决定芯片运算速度的因素很多，例如开关速度的快慢、数量的多少等等。现在的芯片，动不动就是5nm、4nm，其实就是在保持一定面积的情况下，晶体管数量越来越多，所以计算能力也就越来越强。但想要继续增加晶体管数量，就会受到了现有材料特性的限制，出现很多问题。
虽然前面我们说了，石墨烯是一种潜力十足的新材料，但是它却没有带隙。带隙指的是导带的最低点和价带的最高点的能量之差，也叫能隙。带隙越大，电子由价带被激发到导带越难，本征载流子浓度就越低，电导率也就越低。
因此，石墨烯这种材料的开关比就非常低，很难呈现出半导体的特性，难以用于数字电路的制造。虽然数十年里，很多人想要突破石墨烯的这个缺陷，例如通过量子限制或化学功能化来改变带隙，然而带隙虽然有了，但却会丢失石墨烯原本的特征，所以也一直都未能制备出可行的半导体石墨烯。
而这次，天津大学的研究团队发现，使用特殊熔炉，在由有机薄膜覆盖的碳化硅晶圆上生长石墨烯时，会生产大面积的单晶类石墨烯材料，其结构外延石墨烯没有较好的导电性，体现出了典型的半导体特性。后经测量表明，它在室温条件下的迁移率是硅的10倍以上。
同时，研究团队使用准平衡退火方法，在宏观原子平阶上产生了一个有序的缓冲层，该层的晶格与碳化硅基底对齐。因为它具有化学、机械和热稳定性，所以可使用传统半导体制造技术进行图案化并与半金属外延石墨烯无缝连接，进而实现基本特征适用于半导体制造。
并且，这种石墨烯材料如果能实现工业级应用，成本相较于现有的半导体材料会更低。
当然了，目前这项科研成果还仅限于实验室阶段，离真正的工业化应用还有很大的距离。但不可否认，在石墨烯材料保持较高迁移率的同时，又开出了带隙，这就是一次巨大的技术突破，极大的推动了石墨烯材料真正走向实用化的可能性。
最后也希望，我们中国的科学家们能在该领域继续取得新的技术突破，助力国产半导体产业的发展，甚至实现反超和领先。