100%导电新材料或取代石墨烯 实现低功耗下高速互连
由美国史丹佛大学(Stanford University)教授张首晟(Shoucheng Zhang)带领的研究团队最近发现一种在室温条件下可实现100%导电效率的钖基材料,他们将这款可带来更大想象空间的新材料称为“stanene”。
该团队包括史丹佛大学以及美国能源部(DoE)SLAC国家加速实验室的研究人员,他们根据石墨烯的名称由来而将这种新的锡基材料命名为“stanene”──以锡的拉丁语“stannum”作为前缀。然而,相较于石墨烯采用2D单层碳原子,这种stanene采用了单层锡材料。虽然他们尽量避免将这种材料称为室温超导体,但事实上却是相当类似的。
加入氟原子(黄色)与锡原子(灰色)2D单层所实现的stanene新材料,可在室温到高达100℃(约212℉)的高温下沿边缘(蓝色和红色箭头)提供零阻抗。
“这并不是一种超导体,其差别是它只在边缘实现100%的导电效率,此外,这种2D材料内部则是一种绝缘体,”张首晟解释。
在实际作业时中,由于stanene的每个功能区都支持左右边缘的两信道零电阻数据流量,stanene互联机就像超导线材一样双双并排。由stanene互联机提供的唯一阻抗将会出现在端点,即传统芯片电路接触点。
“关键的差异点在于,正常导体的总电阻值随长度呈线性变化关系──导线越长,阻抗就越大,”张首晟说,“但对于stanene来说,唯一的阻抗来自接触,所以线性总阻抗都是恒定,与导线长度无关。”
为了验证该研究团队的模拟结果,目前已在德国与中国分别展开了实验。如果能够成功制造satnene,并确认其所具有的特性,那么对于芯片制造商来说可是个大好消息,他们将可改为采用stanene薄层来实现高速互连,从而大幅减少功耗与热。
张首晟对于其模拟结果经实验确认抱着很高的期望,因为该团队已经长期针对各种拓扑绝缘材料特性进行预测与研究了,期望找到即表面导电但内部绝缘的材料。他们已经预测过碲化汞和其他几种化合物可作为拓墣绝缘材料,同时也经过其后的实验加以证明。当这些化合物以单层制造时,预期可在边缘达到100%的导电效率,然而,却和超导体一样只能在低温环境下实现。
“目前的许多材料研究仍处于实验阶段,但现在我们实际上可使用计算机和理论思维的力量,推动材料研究向前进展,因此,我们能够根据所需的功能性来设计材料──这是半导体材料科学领域的一项持续性革命,”张首晟说。
张首晟目前正致力于在stanene薄层中加入闸极,以期制造出可在晶体管信道中以stanene取代硅晶的三端组件。张首晟还打趣道,如果能够成功实现的话,或许有一天硅谷还会改名为“锡谷”(Tin Valley)呢!
十大具备翻倍潜质新材料公司
我们通过这半年来对新材料基础物质、新材料顶尖实验室和相关公司的调查研究,并对比新材料上市公司的产品前景、公司核心竞争力和公司业绩和估值,得出在2014年具备翻倍潜质的十大上市公司。
十大上市公司分别是:康得新(002450.SZ)、津膜科技(300334.SZ)、欧菲光(002456.SZ)、中国宝安(000009.SZ)、中科三环(000970.SZ)、云南锗业(002428.SZ)、国瓷材料(300285.SZ)、方大炭素(600516.SH)、长海股份(300196SZ)和银邦股份(300337.SZ)。
十大公司分别从事高分子材料、石墨烯、特种金属材料、先进陶瓷材料和碳纤维复合材料的研发和销售,都是新材料中最具发展潜力的品种。
其中,不少公司募投项目都将在2014年达产,产能将出现大幅增长。康得新预计2014年项目完全达产后,每年新增销售收入49.21亿元、净利润12.79亿元,分别达到2012年总营收和净利润的220%和300%。
津膜科技预计2014年3月31日复合热致相分离法高性能PVDF中空纤维膜产业化和海水淡化预处理膜两大项目全部投产后,公司产能规模将达到415万平米/年,是目前的4倍。
长海股份预计年产70000吨E-CH玻璃纤维生产线项目投产后,公司玻纤纱产能将从3万吨提升至10万吨,增幅达233%。
银邦股份方面,公司目前总产能7.5万吨,公司计划通过募投项目将产能提升至20万吨/年。
作为高科技企业,新材料公司都面临包括技术进步竞争者蜂拥而入引起恶性竞争、以及新产品开发不及预期等风险,投资者需仔细分辨。(理财周报)