单质碳做碳基器件是否比硅基器件性能更佳难点在哪儿

单质碳做碳基器件是否比硅基器件性能更佳,目前还存在一定难点:

1. 单质碳材料制备难度大。目前能大规模商业化生产的单质碳材料主要是石墨烯,但是高质量石墨烯的制备还比较困难,成本也比较高,这限制了其在器件中的应用。其他一维或二维的碳材料如碳纳米筒、碳纳米线等更难以制备,这增加了碳基器件性能提高和产业化的难度。

2. 碳基器件集成化程度不高。目前石墨烯等碳材料在器件中的应用主要停留在柔性透明导电电极、场效应管等离散元件层面,要实现系统级的集成电路还有较长的路要走。硅基技术有几十年的发展,集成化程度很高,这也是其性能优越的原因之一。

3. 碳基器件理论基础还不清晰。硅基器件理论非常成熟,各种作用机理、模型都已经建立,这为器件设计和工艺优化提供了基础。而碳基器件,特别是新兴的二维材料,其物性、器件作用机理还不清晰,这增加了器件设计的难度,也不易进行有针对性的工艺优化。

4. 碳基器件制作工艺难以控制。碳基器件需要在低维度尺寸下对新奇碳材料进行精确控制和 ž置,这需要极其精细的加工技术和严格的工艺管理,但目前工艺水平还达不到,这也限制了器件性能的提高。

综上,单质碳做碳基器件想要超越硅基器件,还面临材料制备、集成化、理论基础和工艺技术等方面的挑战。未来随着科技进步,这些难点会逐步攻克,碳基器件性能将大幅提高,但要完全取代硅基技术还需要较长时间。