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共有五項主要的關注領域：基於碳
圖三、CMOS 相容 8 吋晶圓製程生產石墨烯材料 2GHz 倍頻 RF 電路
的奈米電子、量子資訊處理、使用
電子旋轉與針對運算、融合電子與
光子的其它國家計劃項目，以及將
學術環境整合於產業研究與製造基
礎架構。其中碳的奈米電子計畫是
透過美國國家奈米技術計劃與許多
美國主要的晶片製造商合作進行基
於碳的半導體開發，主要的研究就
是開發石墨烯電晶體，包括利用射
頻應用碳電子計畫資金建構的 IBM
100GHz 可量產的石墨烯電晶體
等。石墨烯的物質特性不只是可用
在半導體事業，在 2012 年 8 月底
於台北舉行的觸控、面板暨光學膜
製程、設備、材料展覽會中，一家
新公司首度展出了大面積的石墨烯
材料，以及可取代觸控面板 ITO 薄
圖片來源：AutoCAD WS 網站
膜的石墨烯薄膜、石墨烯智慧調光
膜、石墨烯電池等產品；美國普林
斯頓大學的研究人員指出，若是採
用石墨烯當電極材料，鋰電池的充
電時間將能從 2 小時縮短到只要
記憶體的研發方面 於磁感測器與 MRAM 等新領域。 [8]
10 分鐘 …等。綜合以上所介紹，
一家新創 IC 公司聲稱，碳記憶體 半導體元件通常是透過摻雜鐵或鈷 不難看出石墨烯必定是未來最閃亮
架構將顛覆 FPGA 設計；該公司 等金屬材料來產生磁性，由馬里蘭 的科技材料！
已經與美國萊斯大學合作，為該校 大學教授 Michael Fuhrer 所率領的
教授 James Tour 所開發的碳記憶 研究團隊則宣稱，可透過將空白圖
體製程申請專利。這種技術是利用 樣（空缺）導入石墨烯的完美六邊
石墨烯做為 FPGA 元件內的可重 形晶格，來賦予該種材料磁性。也
複編程記憶體元素。萊斯大學開 有其他研究人員是採用表面處理方
發了一種將碳奈米管轉換成奈米 式讓石墨烯產生磁性，但以上研究
帶 (nanoribbon) 的 量 產 型 化 學 製 團隊所開發的新方法，號稱能免除
程，可用以做為原材料，強化一種 採用碳以外的其他任何材料 [6] 。
以 電 壓 脈 衝 (voltage pulses) 來 開
路或斷路之技術─也就是將碳奈米 晶圓產品的製作方面 參考文獻
帶轉換成可重複編程的開關。此公
IBM 的 研 究 人 員 在 2011 年 12
司打算將這些可重複編程開關應用 [1] 維基百科 : 石墨烯
月初於美國華盛頓特區舉行的年
在 FPGA 中，透過將石墨烯插入晶 [2] L. Liao, Y. C. Lin, M. Bao, R. Cheng, J.
度 IEDM (International Electron Bai, Y. Liu, Y. Qu, K. L. Wang, Y. Huang,
片層間的孔洞，讓它們能即時重新 and X. Duan, “High-speed grapheme
Device Meeting) 會議上發表的技術
配置。藉由其「石墨烯奈米帶」， transistors with a self-aligned nanowire
論文：以 CMOS 相容八吋晶圓製 gate", Nature, vol. 467, pp. 305-308,
Tour 改善了能應用在此公司晶片
程生產石墨烯材料 2GHz 倍頻 RF 2010.
中可編程開關的記憶體架構；用 [3] Y. M. Lin, C. Dimitrakopoulos, K. A.
電路，IBM 的方法是逆轉一般的製
3.5V/3V 的 電 壓 脈衝 就 可 斷 / 開 Jenkins, D. B. Farmer, H. Y. Chiu,
程，首先在矽晶圓上定義閘架構， A. Grill, and P. Avouris, “100-GHz
電路，讓該元件能被開關無數次。
接著再以化學氣相沉積設備，將石 transistors from wafer-scale epitaxial
此外用 1V 的電壓訊號就可改變記 graphene," Science, vol. 327, p. 662,
墨烯層製作轉移至矽晶圓上，在確 2010.
[5]
憶體狀態 。美國馬里蘭州大學
定石墨烯的區域之後，IBM 就能將 [4] 物理雙月刊 33 卷 2 期 , page 171,
(University of Maryland) 的研究人
源極與汲極接點與石墨烯連結完成 2011.04
員發現，在石墨烯晶格中導入空缺 [5] 電子工程專輯 2009 年09 月 11 日新聞。
FET 結構 圖三 [7] 。
可使其產生磁性；透過空缺摻雜來 [6] Source: University of Maryland
控制石墨烯半導體元件的磁性，研 除了以上的簡介，美國 2012 年國 [7] 電子工程專輯 2011 年 09 月 20 日新聞。
究人員希望能將此種純碳材料應用 家計劃的奈米電子代表計劃中， [8] 電子工程專輯 2010 年 10 月 19 日新聞。

NEW FAB TECHNOLOGY JOURNAL JUNE 2013 65