作為新興材料，石墨烯能廣泛應(yīng)用于燃料電池、材料改性、防銹防滑、海水淡化、軍事工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，這已經(jīng)是業(yè)界共識(shí)。事實(shí)上，由于在已知材料中電阻率最小、導(dǎo)熱系數(shù)最高，所以石墨烯被認(rèn)為是最理想的電極和半導(dǎo)體材料，其最佳、最具潛力的應(yīng)用是成為“硅”的替代品，用來(lái)制造超微型晶體管，生產(chǎn)未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

眾所周知，過(guò)去幾十年，硅幾乎是制造芯片的唯一選擇，以硅為材料的各類型芯片在制程工藝上快要達(dá)到了物理極限(7納米)，這極大的限制了各類計(jì)算芯片處理性能的提升。然而，科技永遠(yuǎn)是在進(jìn)步的，石墨烯的問(wèn)世或許能有效的解決硅基材料的物理極限問(wèn)題。那么，石墨烯在電極和半導(dǎo)體領(lǐng)域究竟能做哪些事情呢?

1、光電半導(dǎo)體產(chǎn)品。以其非常好的透光性、導(dǎo)電性和可彎曲性，在觸摸屏、可穿戴設(shè)備、OLED等領(lǐng)域中發(fā)揮作用。這也是目前公認(rèn)最可能首先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的領(lǐng)域。

2、制造傳感器。石墨烯因其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)，且具有體積小、表面積大、靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)，能提升傳感器的各項(xiàng)性能。隨著物聯(lián)網(wǎng)和和可穿戴技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)對(duì)傳感器的需求將會(huì)越來(lái)越高，相信石墨烯能夠扮演不錯(cuò)的角色。

3、微電子器件。由于物理極限的限制，石墨烯在未來(lái)的晶圓、計(jì)算芯片以及各類型的微電子器件中都能擔(dān)當(dāng)大任，并發(fā)揮其獨(dú)特的性能。

舉例來(lái)說(shuō)，目前主流的4G系統(tǒng)基站雖然已經(jīng)采用了負(fù)責(zé)基帶處理的BBU+負(fù)責(zé)射頻的RRU通過(guò)光纖拉遠(yuǎn)的架構(gòu)，但由于機(jī)房站址資源日益稀缺和高成本，將BBU集中設(shè)置以節(jié)省機(jī)房的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，同時(shí)也要求對(duì)基帶資源共享、集中調(diào)度等功能的實(shí)現(xiàn)。

由于基帶信號(hào)對(duì)帶寬和各項(xiàng)處理資源的消耗很大，現(xiàn)有芯片和背板處理速度根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的基帶資源集中調(diào)度和共享，同時(shí)在散熱、功耗等方面也面臨很大挑戰(zhàn)。

若采用石墨烯材料，不但芯片處理能力、數(shù)據(jù)交換速率能得到大幅提升，石墨烯良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和耐溫特性也使得在散熱、功耗方面的要求降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)處理能力達(dá)到上萬(wàn)載頻的集中式基帶資源池。

目前，不少研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始將石墨烯技術(shù)應(yīng)用到半導(dǎo)體領(lǐng)域了。諸如，新加坡南洋理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的敏感度是普通傳感器1000倍的石墨烯光傳感器;美國(guó)哥倫比亞大學(xué)研發(fā)出的石墨烯-硅光電混合芯片;IBM研究人員開(kāi)發(fā)出的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管等等，都為石墨烯在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用指明了方向。

難以預(yù)估的未來(lái)

石墨烯的剝離技術(shù)也可能在未來(lái)改變?nèi)嵝噪娮釉骷陌l(fā)展進(jìn)程。一般來(lái)說(shuō)，晶圓都是非常堅(jiān)硬的，與這些晶圓整合在一起的設(shè)備也是同樣的難以任意彎曲。Kim表示，使用這一技術(shù)，像太陽(yáng)能和LED這樣的半導(dǎo)體設(shè)備在未來(lái)都可能任意彎曲和扭轉(zhuǎn)。

眾所周知，三星已經(jīng)開(kāi)始了可彎曲、可折疊智能手機(jī)的設(shè)計(jì)工作，像 LG 甚至是國(guó)產(chǎn) OPPO 也都已經(jīng)開(kāi)始探索柔性顯示屏。三星目前呼聲最高，被認(rèn)為 2019 年就能夠發(fā)布折疊手機(jī)，該機(jī)型將會(huì)是 Galaxy X 系列，主要得益于自家技術(shù)的柔性 OLED 顯示屏幕。

事實(shí)上并非如此，一款真正可彎曲或可折疊的智能手機(jī)，除了柔性屏幕之外還有很多技術(shù)問(wèn)題需要解決，尤其是內(nèi)部組件，包括電池、電路和嵌入到主板上的各種元器件等等，這些東西也都要實(shí)現(xiàn)柔性可彎曲才算得上真正靈活多變。雖然從技術(shù)角度上來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)柔性內(nèi)部組件可能要等待很長(zhǎng)一段時(shí)間，但確實(shí)已經(jīng)有這方面的研發(fā)成果了。

事實(shí)上，該研究小組已經(jīng)在麻省理工學(xué)院使用這一技術(shù)制造了一個(gè)柔性LED顯示屏，來(lái)演示這一技術(shù)的可行性。

“想象一下，如果你想在自己的汽車中安裝太陽(yáng)能電池，但是現(xiàn)在的技術(shù)很難在汽車中安裝彎曲的太陽(yáng)能電池，這一技術(shù)使得這成為了可能。”Kim表示?！拔磥?lái)這一技術(shù)可以在汽車上做涂層或者是整合到衣服中去?！?/p>

未來(lái)，研究人員技術(shù)用這一技術(shù)設(shè)計(jì)“母片”，然后在這些母片上制作各種材料。

利用石墨烯材料，研究團(tuán)隊(duì)希望能夠制造出更多高性能的設(shè)備。目前，他們還在研究將這一技術(shù)應(yīng)用到半導(dǎo)體設(shè)備和復(fù)合結(jié)構(gòu)中去。

“現(xiàn)在，使用特殊的材料成為一種趨勢(shì)?！盞im表示，“以后，再也不需要擔(dān)心芯片的成本了。使用這一技術(shù)，在母片上生成半導(dǎo)體設(shè)備，然后剝離之后重新使用，極大的降低了成本。”

目前這一技術(shù)有麻省理工學(xué)院和LG電子研究中心合作的項(xiàng)目進(jìn)行支持。