第四百一十七章：碳基芯片的离子掺杂

原因有两个。

第一个是银离子在通过离子注入手段渗入到石墨烯单晶晶圆里面后，会掺杂在碳晶格里面，进而提升搀杂区的导电方式。

就如硅基芯片中进行掺杂磷、硼这些离子一样。

原理一样，只不过的是, 石墨烯单晶材料的性质和单晶硅晶圆的性质完全不同。

第二个也是更重要一个是，单质银离子在通过离子注入机注入到石墨烯单晶材料里面后，通过特定的条件，会形成碳化银离子。

在正常情况下，银是不会和碳反应的，即便是反应了，也会生成银化碳，化学表达式为Ag2C2。

也就是说碳原子和银原子并不是直接结合的，或者说，此时这两种元素甚至都没有以标准的原子形式存在，更接近于一种离子化合物。

这种银碳形成的离子化合物，除了用来制造银碳复合材料水溶液制备电化学电容外，并没有太大的用途。

除了Ag2C2（碳化银）外，还有一种碳纳米管—银复合纳米材料，但那并不是发化合物，甚至都不是离子化合结构，仅仅是人工加工出来的物品，对于石墨烯单晶晶圆的加工并没有什么意义。

这次韩元使用银离子来给石墨烯单晶晶圆进行离子掺杂，其整个过程中使用了轨道杂化技术。

通过计算，可以在一定的温度、压强以及其辅助催化材料的作用下，银离子会和石墨烯单晶中的一部分碳原子进行杂化。

在这个过程中，碳原子可以利用它的s轨道和p轨道通过杂化作用和银离子形成σ键。

除此之外，碳原子还能利用剩余的p轨道进行互相叠加，通过Pπ-Pπ相互作用形成多重键。

在σ键以及Pπ-Pπ相互作用形成多重键的作用下，形成碳银杂化轨道离子会与其他未参与作用的碳原子牢牢结合，稳定石墨烯单晶晶圆，为石墨烯单晶晶圆提供一定性能的耐热能力，以及加强石墨烯单晶材料的导电性能。

这就是银离子注入后的基本用途。

至于硅离子的用途，那就更简单了。

如果说银离子的注入，一部分作用可以理解为将高速公路修的更宽敞更平稳，让电子在上面奔跑更加安全的话；那么硅离子的注入，就是给这条高速公路修了收费站。

它控制着电子这辆车该去哪里，不该去哪里。

别忘记了石墨烯单晶材料虽然优秀，但它本身是有一个致命缺点的。

那就是石墨烯的带隙问题。

这个问题对于碳基芯片来说可是超级致命级别的缺点。

就好像全国的高速公路没有出入口，没有收费站一样，所有的汽车（电子）会在上面到处乱串。

高纯度的碳化硅晶材本身就是一种性能相当优异的半导体材料。

而硅离子注入到石墨烯单晶材料中后，会与里面的碳原子形成稳定的碳化硅结构。

和掺杂银离子一样，通过特殊手段，碳原子可以利用它的s轨道和p轨道通过杂化作用和硅离子形成σ键，也能在Pπ-Pπ相互作用形成多重键，起到稳定石墨烯单晶晶圆的作用。

除此之外，硅离子因为本身电子的特性，它除了碳原子具备的s轨道和p轨道外，还多出来一个d轨道。

被离子注入进石墨烯材料中的硅离子中的d轨道会参与成键，除了形成对应的sp3d和sp3d2等额外的杂化轨道外，还会增强Pπ-Pπ相互作用形成多重键的稳定性。

这样一来，经过了银离子和硅离子两次掺杂的石墨烯单晶晶圆会在稳定上再上一层楼。

最终制造出来的碳基芯片不仅能耐高温，而且即便是遭受到了强电流的冲击也不会轻易损坏。

避免了意外或者黑客的破坏，其性能比起硅基芯片更强悍。

......

韩元的讲解，让直播间里面的观众明白了碳基芯