[材料] KAIST研究小組開發出石墨烯電極

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KAIST研究小組開發出石墨烯電極

朴邦柱 科學記者 2011.11.22 13:55

能夠大幅增加新一代閃存半導體容量的理想技術已被開發，因此曾預計將在大約20年後可
能商用化的20納米（1納米=10億分之一米）線幅的新一代閃存不久後將得以在工廠中生產
。其核心技術是通過“石墨烯（Graphene）的魔術”，將金屬中的電極轉化成石墨烯來擴
大容量的技術性難題得以解決。

據11月21日消息，KAIST電氣與電子工程係的曹秉振（音）教授組開發出了不僅是閃存，
還是所有的半導體芯片都可以使用的石墨烯電極。將為世界閃存市場帶來巨大影響的該研
究結果被發表在了22日的國際學術雜誌《Nano Letters》上。

目前閃存的線幅為30納米左右，如果使線幅變細至20納米，半導體的儲藏容量會增加兩倍
。雖然現在的技術也可以將線幅細至這個水平，但會發生儲存半導體內部信息的晶體管間
的乾涉問題。可以比喻為水（信息）向側室滲透。

況且，只有能將信息儲藏10年以上才能進行市場銷售，但目前新一代閃存的技術水平不過
9個小時左右，目前為止該問題還無法解決。

半導體企業或研究所正在開發的新一代閃存用金屬電極為100至150納米，過於厚且重。另
外，如果將不同的金屬相互堆放而吸熱，還會產生膨脹量相互不同的問題。

石墨烯電極一舉解決了此問題。石墨烯為蜂窩狀的單層碳原子，厚度為0.3納米，極薄以
致仿佛若有若無，所以石墨烯不會對下面的氧化鋁膜或者氮化硅（Si3N4）造成不良影響
。曹教授分析認為，與金屬電極相比，石墨烯在半導體內部傳輸電子時消耗的能量非常少
，這在劃時代性提升閃存性能方面做出了貢獻。

曹教授表示“只是改變電極物質，卻帶來了如此大的變化，真是沒有想到”，“這種技術
可能立刻由工廠生產”。這不僅可以使目前的大部分工廠流程按原樣使用，而且反倒還會
容易很多。

到目前為止，為了提高閃存容量，科學界已經掌握了將內部單元堆積兩三層的方法，但製
造起來卻十分困難且費用高昂。石墨烯電極卻不必如此，通過現存的半導體流程在表面布
置單元，也可也大幅提高容量。

石墨烯電極將閃存中讀寫信息時能夠清晰區分的電壓差進一步大幅擴大至70%，電壓差越
大越好。此次石墨烯電極的開發在開發石墨烯商用化技術方面具有重大意義。截至目前，
石墨烯電極的研究大部分是基礎研究，和商用化還有較大距離。

☞ 石墨烯（Graphene）
是從石墨表面的原子層僅剝離一層的碳物質，傳導性十分優良且強韌，被稱為理想的新材
料。去年英國的科學家因在分離石墨烯方面的貢獻獲得了諾貝爾物理學奬。



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