下世代超輕薄可捲曲晶片 成大張景皓團(tuán)隊(duì)找出關(guān)鍵技術(shù)
成大物理系張景皓副教授與其團(tuán)隊(duì)。圖：成功大學(xué)提供
超輕薄，可捲曲，豐富應(yīng)用性的晶片不再是夢想。國立成功大學(xué)物理系副教授兼成大前沿量子科技研究中心張景皓與其團(tuán)隊(duì)，共同分析「石墨烯」材料，發(fā)現(xiàn)捲曲後有新的獨(dú)特應(yīng)用功能性，為此與團(tuán)隊(duì)投入研究，從無到有，建立起基礎(chǔ)物理（量子態(tài)）模型。研究成果於2022年發(fā)表於奈米科學(xué)領(lǐng)域之學(xué)門指標(biāo)性期刊奈米視界（Nanoscale Horizons）並獲選為期刊之封面論文（Front Cover）。
成大物理系副教授張景皓說，自己2013年在德國德樂斯登萊布尼茲固態(tài)材料研究所擔(dān)任研究員時(shí)，得知使用石墨烯製成的可撓式電極版等元件被研發(fā)出來、且受到業(yè)界矚目，當(dāng)時(shí)他認(rèn)為這類型的二維材料（2D）具有特殊、豐富、操作自由等特性，有機(jī)會突破矽，成為新的半導(dǎo)體元件材料，開啟想要從事相關(guān)研究的契機(jī)，於是，2018年回國後便積極投入相關(guān)的物理理論研究，盼能透過瞭解二維材料的晶格結(jié)構(gòu)（原子排列）在電路中的運(yùn)動、跳躍等路徑，找尋可撓式奈米材料發(fā)展的關(guān)鍵。
研究成果於2022年發(fā)表於奈米科學(xué)領(lǐng)域之學(xué)門指標(biāo)性期刊Nanoscale Horizons並獲選為期刊之封面。圖：成功大學(xué)提供
張景皓團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步解釋，石墨烯（Graphene）是自然界目前已知世上最薄的材料，當(dāng)把六角型、蜂巢晶格狀的石墨片層層剝離，就能看見單層、只有厚度約 0.34 奈米的單原子碳材，然而，可撓式指的就是可任意彎曲（Rollable），能製作出體積微小化、輕量化的物件，像是目前市面上最新，有多角度螢?zāi)贿’B功能的手機(jī)，就是使用可撓式玻璃製作出的產(chǎn)品。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今仍以層狀矽材料作為晶片製造的材料，但能提升的空間越來越小，若想超越5奈米，傳導(dǎo)速度更快、極低耗能、更微小的捲曲狀石墨烯，可望取代矽成為下一世紀(jì)的奈米材料，製造出超薄、超輕，可撓式，可拿來發(fā)展多種元件的晶片，相關(guān)的研究在材料界研發(fā)超過20年，但因背後的關(guān)鍵電子學(xué)特性仍是未知，至今都未能大鳴大放、納入實(shí)際應(yīng)用版圖。
張景皓副教授表示，近年來自己所參與的研究，證實(shí)將石墨烯在奈米尺度下，扭曲成螺旋狀奈米時(shí)會因原子間距離的改變而產(chǎn)生磁性，展現(xiàn)出新穎的電子傳輸特性，是其他材料無法取代的；可撓式奈米不僅能將晶片做到微小化，更可望達(dá)到節(jié)能減碳的目標(biāo)，未來發(fā)展不容小覷，但目前要克服的因素還很多，其一就是若要將其產(chǎn)品化，必須找出背後的原理，就像是計(jì)算的方程式、物理的定律，然而，要找出符合正確計(jì)算數(shù)值的理論，卻讓不少研究團(tuán)隊(duì)傷透腦筋。
團(tuán)隊(duì)從2019年開始透過不同的計(jì)算方式，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)背後呈現(xiàn)的電阻數(shù)據(jù)，是否與設(shè)想的理論吻合，試圖抽絲剝繭找出背後的成因?；叵肫饒F(tuán)隊(duì)的合作過程，張景皓說，「我們就像是三劍客，用各自熟悉的專長，進(jìn)行研究」，用不同的方法突破，相互激勵、討論與克服，這樣亦師亦友的情誼，順利推進(jìn)了研究歷程，「跟著學(xué)生度過從專題發(fā)想到碩班，這段可貴、獨(dú)特，探索學(xué)習(xí)的時(shí)光，豐富了彼此的研究生涯?！寡芯孔罱K的計(jì)算結(jié)果之一，甚至就是來自當(dāng)時(shí)還是物理系大三生的第四作者黃宣富。
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