Особенности силицина (монослойный кремний) и его применение.

Поэтому современные процессоры используют технологию “темного кремния”, когда некоторые транзисторы на время отключаются и не используют энергию, чтобы снизить тепловыделение.Также стоит отметить, что уменьшение размеров транзисторов ниже 10 нанометров (около 20 атомов кремния) может усугубить проблему теплоотвода из-за квантово-механических эффектов, которые могут привести к утечке тока через диэлектрик.Важно отметить, что сейчас существуют технологии, которые позволяют развиваться в горизонтальном направлении, не уменьшая размеры устройств. Например, это многоядерные процессоры, которые используют несколько чипов на одной плате. Другой пример - концепция «системы на чипе» (systemon a chip), которая предполагает создание специализированных процессоров для выполнения определенных задач. Однако, эти изменения в архитектуре нельзя назвать фундаментальными решениями, так как альтернативы кремниевым полевым транзисторам пока не предвидится.Можно ли сказать, что использование кремния в электротехнике достигло технологического предела? Похоже, что да, и этому есть подтверждение в виде активных поисков альтернативных решений.Одним из возможных решений проблемы дальнейшего развития микроэлектроники может быть поиск новых решений в рамках стандартной двоичной цифровой логики или использование наноэлектромеханических реле, которые в идеале могут вообще не иметь утечек.Один из обсуждаемых кандидатов на замену кремнию сегодня - графен. Графен уже демонстрирует свойства полупроводника, необходимые для создания транзисторов в виде «нанолент», однако они не подходят для массового производства, поэтому на текущем этапе развития технологий не может рассматриваться в качестве серьезного конкурента кремнию.Квантовые компьютеры представляются одним из наиболее перспективных направлений в поисках альтернативы кремнию, однако их практическая реализация сталкивается с рядом проблем. Изготовить процессор с достаточным числом кубитов для достижения поставленных целей сложно, а преимущества квантовых компьютеров в решении повседневных задач неочевидны. Однако, квантовые компьютеры могут представлять большой интерес для расчетов квантовых систем.Так что вполне возможно, что именно за ними будущее персональной электроники.Однако, квантовые также имеют и свои ограничения. Одним из основных ограничений является то, что квантовые компьютеры пока еще не могут заменить кремниевые чипы в повседневных задачах из-за их высокой стоимости, сложности в использовании и ограниченности решаемых задач. Кроме того, квантовые компьютеры требуют специального охлаждения и защиты от внешних воздействий, что также усложняет их использование в качестве замены для кремниевых чипов.Поэтому перспективы развития кремниевой электроники в ближайшем бедующем связаны с дальнейшим уменьшением размеров транзисторов и увеличением их числа на одном чипе, что позволит создавать еще более мощные и быстродействующие компьютеры. Также будут развиваться технологии, которые позволят более эффективно использовать энергию и снизить тепловыделение. Однако, несмотря на все эти технологические достижения, ученые продолжают сталкиваться с проблемами, вызванными физическими ограничениями кремния, но продолжают искать альтернативные решения.ВыводСилицин (монослойный кремний) — это перспективный материал с уникальными свойствами. Он имеет высокую подвижность зарядов, малую эффективную массу носителей заряда и возможность управления шириной запрещённой зоны, что делает его привлекательным для применения в электронике и фотонике.Благодаря своей гибкости и возможности интеграции с другими материалами силицин может быть использован в различных устройствах, включая транзисторы, оптические детекторы, модуляторы и другие.В настоящее время кремний рассматривается как неотъемлемая составляющая нашей земной цивилизации. Однако, дальнейшая миниатюризация кремниевых транзисторов, как основы существующих вычислительных устройств, связана с рядом технологических проблем, что заставляет ученых искать альтернативу этому, казалось бы, незаменимому материалу.Несмотря на то, что данный материал имеет большой потенциал, для его полного раскрытия необходимы дополнительные исследования и разработки в области производства, обработки и применения силицина.Список использованной литературыОсновы нанотехнологии: учебник / Н. Т. Кузнецов, В. М. Новоторцев, В. А. Жабрев, В. И. Марголин. – 3-е изд., эл. – Москва: Лаборатория знаний, 2021. – 400 с.Нанотехнология в электронике. Введение в специальность: Лозовский В. Н., Константинова Г. С., Лозовский С. В. Учебное пособие /– 2-е изд., – СПб.: Лань, 2008. – 336 с.Герасименко, Николай Николаевич. Кремний - материал наноэлектроники: учеб. пособие для вузов / Н. Герасименко, Ю. Пархоменко. - Москва: Техносфера, 2007. - 351 с.Наука и жизнь [Электронный ресурс]: URL: https://www.nkj.ru/ (дата обращения 06.10.2023)Cnews [Электронный ресурс]: URL]: https://www.cnews.ru/ (дата обращения 06.10.2023)