复旦大学

当前，AI 硬件中的大部分能耗都消耗在数据传输而非消耗在数据处理上。而本次研究团队彻底重构了闪存的结构，他们并没有使用传统的硅材料，而是采用了二维狄拉克石墨烯，这种材料能让电荷快速地自由移动。研究中，他们通过调整存储器通道的高斯长度，提出一种名为二维增强型热载流子注入的机制。这使得电荷能以极快速度毫无限制地流入到存储器的存储层，从而能够有效规避传统存储器所面临的速度限制。

复旦大学陆叶研究员，周鹏教授和万景研究员（共同通讯作者）等报道了一种由石墨烯/硅异质结漏极和硅沟道组成的垂直亚阈值摆动器件。

通过非溶剂诱导相分离技术和PAN衍生焊接技术，研究人员构建了垂直排列且相互连接的石墨烯骨架结构，这种结构不仅提高了热导率，还保持了材料的柔韧性和压缩性能。这项工作不仅为石墨烯基热界面材料的发展提供了新的见解，也为未来电子设备的热管理指明了方向。随着电子设备性能的不断提升和微型化趋势的加剧，这种新型石墨烯复合膜的应用前景将越来越广阔。

本研究创新性地应用闪蒸焦耳加热（FJH）技术，将生物质衍生的热解碳快速转化为2至5层石墨烯，突破了热解碳非晶结构限制，显著提升了其在高级氧化过程（AOPs）中的活化效率。FJH技术通过电流诱导的瞬时超高温和应力场，实现了热解碳的碳化、石墨化和剥离同步进行，同时氮原子的挥发化加速了石墨化过程。

本研究深入探讨了 FJH技术在生物质废物转化石墨烯（Flash Graphene, FG）过程中的环境影响，并与传统石墨烯制备方法进行了比较分析。研究通过实验室规模的实验，使用交流（AC-FJH）和直流（DC-FJH）闪蒸焦耳加热系统，将林业和农业残留物（如锯末、小麦秸秆、玉米秸秆和稻草）转化为FG。实验结果表明，从0.2克生物质废物中可制备出约0.02克FG，同时测量了两种过程中的材料使用、能耗和空气污染排放情况，并将数据输入生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）模型进行分析。

本研究旨在比较硅基MOSFET和基于二维材料的MOSFET技术之间的差异，并探索如何解决二维材料在大规模集成电路中的应用难题。通过从通道工程、接触工程和介质工程三个角度对器件工程进行分析，研究团队致力于找到适用于二维材料的性能优化途径，并提出了相应的解决方案。这些方案不仅可以克服硅基器件在超过亚10纳米尺度时面临的限制，还为二维材料在未来先进技术节点上的应用提供了可能性。

本研究开发的集成自动化系统和热解-FJH技术，实现了生物质闪蒸石墨烯的连续生产，并显著降低了生产过程中的碳排放。通过优化生产过程，使用中等温度的生物质炭作为原料，避免了碳黑的添加，减少了能源消耗和碳排放。此外，所生产的闪蒸石墨烯具有高纯度和良好的应用性能，如优异的分散性、催化性能和太阳能吸收性能。这些成果不仅为生物质闪蒸石墨烯的大规模生产提供了技术基础，也为减少碳排放和推动可持续发展提供了新的思路。

首先详细介绍了材料合成技术和包括器件结构、介电和接触工程以及材料转移在内的晶体管制造工艺。然后讨论了典型芯片领域的二维晶体管应用现状，包括数字和模拟电路、异构集成芯片和传感电路。此外，还介绍了基于特定机制器件的几种有前景的新兴应用方向(人工智能芯片和量子芯片)。最后，分析了二维材料在实现电路级或系统级应用时遇到的挑战，并进一步推测和展望了潜在的发展路线。

结果表明，电是石墨烯和新型石墨烯电热元件对环境影响的热点，其影响类别主要集中在全球变暖潜势、细颗粒物形成潜势、人类致癌毒性潜势和人类非致癌毒性潜势。在石墨烯的工业生产中，热剥离路线的潜在环境性能明显优于氧化还原路线。未来，石墨烯及其电加热应用者的环境负担将进一步减轻。

复旦大学展台前也很热闹。材料科学系顾广新团队为了推广石墨烯加热盘垫，现场做起了煎蛋，观众一面吃美食一面听顾教授介绍攻关过程和产品应用前景，很是惬意。