美国新研制出的半导体GMO 是什么东西？ 氧化石墨烯？

一种全新的碳基材料——一氧化石墨烯（GMO）由美国威斯康辛大学米尔沃基分校的科学家在日前发现，据电磁流量计获悉，该半导体新材料由碳家族的神奇材料石墨烯合成，有助于碳取代硅，应用于电子设备中。该团队在研究一种混合纳米材料时，无心插柳得到了GMO。起初，他们的研究对象是一种由碳纳米管（将石墨烯卷成圆柱状得到）组成的、表面饰有氧化锡纳米粒子的混合纳米材料，陈俊鸿用这种混合材料制造出了高性能、高效率而廉价的传感器。为了更好地了解这种混合材料的性能，科学家们需要想方设法让石墨烯变身为其“堂兄弟”——能大规模廉价生产的绝缘体氧化石墨烯（GO）。GO由石墨烯不对齐地堆叠而组成。实验中，陈俊鸿和物理学教授马瑞加·加达得兹斯卡在真空中将GO加热以去掉氧。然而，GO层中的碳和氧原子没有被破坏而是变得排列整齐，变成了有序的、自然界并不存在的半导体GMO。该研究团队接下来需要了解什么触发了这种材料的重组以及什么环境会破坏GMO的形成。威斯康辛大学米尔沃基分校表面研究实验室的主任迈克尔·梅韦纳说：“还原反应会去除氧，但实际上，我们获得了更多氧，因此，我们需要了解的事情还有很多。”该研究团队的成员、力学工程教授陈俊鸿（音译）表示：“石墨烯研究领域的主要驱动力之一是使这种材料成为半导体，我们通过对石墨烯进行化学改性得到了新材料GMO。GMO展示出的特性表明，它比石墨烯更容易大规模生产。”因为GMO是单层形式，因此其或许可应用于与表面催化有关的产品中。他们正在探索其在锂离子电池阳极的用途，GMO有可能提升锂离子阳极的效能。研究人员埃里克·马特森说：“我们认为氧会离开，留下多层石墨烯，但结果却并非如此，让我们很吃惊。”据电磁流量计了解，石墨烯的导电、导热性能极强，远超硅和其他传统的半导体材料，而由硅制成的晶体管的大小正接近极限，科学家们认为，纳米尺度的碳材料可能是“救命稻草”，石墨烯未来有望取代硅成为电子元件材料。

导语：半导体这个东西对于大家来说肯能是比较陌生的，因为半导体是一种科研上用的东西，在我们日常生活中是比较少见的。我们日常生活中见到的主要是一些半导体制作的产品，比如说我们常用的半导体收音机以及半导体制作的其他的一些产品。最近几年来，随着科技的发展，人们又将半导体用于了制冷技术。那么到底什么是半导体呢?半导体制冷技术究竟是什么样的呢,它的工作原理是什么样的呢?今天小编就来给大家简单的介绍一下什么是半导体以及什么是半导体制冷技术。

什么是半导体：

要想很好的了解什么是半导体制冷技术，首先就必须要明确半导体的概念，也就是要知道什么是半导体以及和半导体相关的一些信息。半导体中的导指的就是是否导电的意思。半导体指的就是在平常的温度下，在导体和绝缘体之间的材料。半导体既不是导体又是绝缘体，而是介于二者之间的一种神奇的材料。半导体的最大的优点就是它的导电性可以受到人们的控制，人们只要改变温度就可以改变半导体的导电性，这就是人们青睐半导体的原因之一。

半导体制冷：

半导体因为它的独特的优点，所以它的作用是非常大的，而且它的用途非常广泛。半导体用于制冷就是近几年来人们开发利用半导体的一个很好的例子。半导体材料在最近几年里呈现出了迅速发展的趋势，所以各国科研部门都在加大对于半导体制冷技术的研究。半导体制冷其实是一种热电制冷，因为热电器本来就是一种半导体，所以人们把它叫做半导体制冷器。半导体制冷器的制冷效果是非常好的，所以一直是人们青睐的对象。

半导体制冷的应用：

既然半导体制冷器有这么好的效果，这么多的优点，那么半导体制冷技术都会应用到那些领域呢?接下来小编介绍一下。一般来说半导体的应用领域主要有农业领域、医疗领域以及日常生活等方面。农业方面主要是用来给温室大棚控制温度医疗方面主要是用来研究一些新的技术日常主要是用来给家用电器降温。

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以上就是小编今天为大家介绍的关于半导体以及半导体制冷的一些介绍。如果大家对半导体制冷感兴趣的话，可以了解一下具体的内容。

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核心观点

产业发展包括三个周期：技术突破红利期、应用实现扩张期和同质竞争普及期。随着技术普及化和应用层面红利开发殆尽，IT产业已经进入同质化竞争的阶段。氮化镓作为一种应用面广泛的“神奇材料”，或将开启IT产业新时代。

技术突破引领产业新周期

产业发展周期一般包括三个阶段。

第一阶段由技术突破开始。这里所说的技术是广义的概念，包括 科技 、材料、生产工艺等的进步和迭代。技术的突破，意味着原来无法满足的需求可以变成现实，或者以更高效、低成本的方式替代既有的方法来满足需求。在这一阶段，谁拥有“核心 科技 ”就能领先市场。当然，技术突破需要大量的研发投入和可行性实验，一旦方向出错可能导致企业之前的积累化为乌有。

相对安全的是第二个阶段，当新技术已经被验明能够创造新需求（或者提高效率），基于新技术和用户使用场景开发出应用（不仅是APP）就成为主要的扩张模式。无论是早年的Wintel联盟，还是开创移动互联网的苹果公司，都是这一阶段收获最多的公司。

到了第三阶段，技术成熟、场景相对固定，拥有成本优势、营销能力和销售能力的公司将成为主流。这一阶段的竞争也更加激励，消费者可以用最低的价格买到产品和服务，甚至享受到“免费的午餐”。而作为供给端的企业，只能在外观、颜色、尺寸、形状等维度进行微创新，激发用户潜在的非刚性需求了。

至此，产业要想继续发展，需要新一轮技术突破来驱动。而此时市场也呼唤新技术早日成熟，以便为用户创造更多的价值。

IT产业面临瓶颈

2007年，在信息技术（特别是移动信息技术）积累到即将突破时，苹果开创了全新的模式，无论是人机交互、APP，或者APP Store生态，都给用户带来了全新的体验和无限的惊喜。直到2014年iPhone 6和iPhone 6 Plus的出现，将之前IT产业积累的技术红利完全释放。期间，海量用户从PC转移到手机，通讯从2G进入到4G，内容服务从门户到分发……作为用户，在这一期间的感觉是生活欣欣向荣，充满了刺激感和新鲜感。

而此后的五年（2014-2019），随着技术普及，应用层面红利开发殆尽，产业进步的发展速度也慢了下来。企业和用户都感觉好像是下了高铁上了公交，内心充满了焦灼的感觉，期盼产业能够更加快速的迭代。

氮化镓或开启IT产业“新风口”

IT产业的发展方向有两个维度，一是速度越来越快，二是成本越来越低。下一次技术突破，将在这两个方向同时取得进步，释放巨大的技术红利，形成新的风口。

新风口源自一种第三代半导体材料——氮化镓（GaN）。这种“神奇材料”由于其自身具备的材料特性，可广泛应用于芯片制造、通讯、快速充电、无线充电、激光雷达（自动驾驶）以及制作Micro LED显示屏等多个方面。

在芯片领域，最新一代的氮化镓芯片，能够以传统芯片一半的体积，实现三倍的性能。

在通讯领域，为了实现更快的速度和更宽的带宽，通讯频段不断向高频迁移，氮化镓器件能够提供高频通讯网络所需要的功率和效能，并以更小的体积、更快的开关速度、更好的散热能力、更高的温度耐受力、更低的能耗成为新一代通讯器件的基础性材料。

在充电领域，氮化镓拥有远快于现代产品的开关速率，并且在高速开关的情况下保持高效率水平，可以将充电器的体积减少一半以上，而且发热量极大的降低。

无线充电也是氮化镓即将实现突破的重要领域。在使用谐振式耦合线圈驱动的无线充电解决方案中，基于氮化镓的器材能够在高频、高压及高功率下工作，而且具有低功耗、低电磁干扰、尺寸纤薄等特点。无线充电100W的技术方案已经成熟，随着供应链和产业链的成熟，即将进入大规模商用阶段。更有甚者，据公开报道，有公司实验成功了300W的无线充电，如果能够规模应用，将让我们全面进入“无线”时代。

氮化镓制作的器件，在无人驾驶领域也拥有广泛的应用前景。激光雷达（LiDAR）是实现无人驾驶的关键设备，它的原理是发出激光脉冲，并接收从物体上反射的激光，再基于全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)在几百米的范围内建立周围环境的模型，尺寸可以精确到厘米级。越快的激光脉冲频率能实现更高的分辨率，而更高的脉冲电流让激光雷达看得更远。氮化镓材器件制作的激光雷达系统能够在极小尺寸上实现以上功能，大大提高了建模的精准度。而且，氮化镓制作的处理器，能够快速地收集、整合、处理来自多个雷达和传感器输入的信号，从而使无人驾驶安全可靠。此外，氮化镓器件还广泛运用于电动 汽车 的 *** 作控制、电压转换、直流交流变频、高强度车灯和充电设备等方面，为实现全方位的无人驾驶提供全面的支持。

利用氮化镓制作的Micro LED显示器材，能够由“花粉粒”大小的芯片，精确控制每个像素独立发光，从而实现在任何角度和任何条件下，屏幕都具有极强的可读性、完美的色彩和均匀自然的亮度（亮度较OLED产品提高30倍），同时还能提供更好的稳定性和更低的能耗。随着Micro LED成本的不断降低，未来将“处处皆是屏幕、时时可以交互”，极大的改变人们获取信息的方式，丰富人们与各种设备交互的场景，真正做到万物互联。

氮化镓器件除了具有卓越的特性，更加重要的是，它可以采用与当前半导体产业链相适应的平面封装结构，随着制造工艺的成熟，总体成本将按照摩尔定律快速降低，性能则翻倍提升。有分析预测，氮化镓器件的成本很快将与传统的硅料器件相当，2019年可能就会迎来这一市场拐点。之后，氮化镓将迅速普及，极大的改变IT产业的“基础设施”。

无论是芯片、通讯器件还是显示器材，氮化镓以一己之力，几乎可以实现整个产业的升级。此外，它还将引领无人驾驶、快速充电产业的迭代，从而实现IT产业外延的扩展。随着新材料的广泛应用，人与人之间、人与万物之间将建立起“即时”的连接，我们正处在这场技术革命的最前沿。

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