第四百零八章:華國專家的嘆息
碳基芯片和生物芯片在本質上有極大的差別，盡管人體對碳基芯片的排異性不高，但也不代表人體可以無任何后遺癥植入碳基芯片。
其實在很早之前得到‘碳基集成電路板制備信息’的時候，韓元就想過利用這項技術來造福那些殘疾人或者生理有缺陷的人。
但仔細考慮過后，他最終還是放棄了這個想法。
無他，這項技術會被一些別有用心的人利用。
舉個很簡單的例子。
當你某一天走在大街上的時候，被人一板磚拍暈了,
然后被植入了一顆芯片，自此以后，你的整個后半生就被人控制了。
甚至包括你的記憶，都是人工合成的虛假記憶。
比如你上了12小時的班，但老板卻給你植入了已經休息12個小時的記憶。
這種事情，想想就可怕。
化學實驗室中,
韓元并沒有搭理直播間里面觀眾的詢問，而是轉移了話題。
拍攝裝置對著實驗桌上準備的好的器材和材料，將其一一拍錄到直播間里面。
觀眾可以清晰的看到每一項材料上的標簽以及對應器材的名字。
石墨、碳化硅、甲烷、高溫冶煉爐、
拍攝了一下準備好的設備，韓元開口道：“桌上的這些材料和設備，是這次冶煉石墨烯所需要。”
“除此之外，還有一個單晶爐因為設備過大，并沒有在這里，使用的時候大家就能看到了。”
“石墨烯的用途，我就不多說了，除了用作碳基芯片的基底材料外，還有各種其他的用途。”
“這次合成石墨烯材料，主要說一下使用的方法以及制造過程需要注意的細節。”
頓了頓，韓元伸手從桌上拾起裝有石墨的玻璃瓶，用鑷子從中間夾出來一塊，道：
“我手上的這個，就是制造石墨烯的主要原材料‘石墨’”
“大家都知道，碳的同素異形體很多，石墨烯和石墨是其中兩種。”
“這兩種材料，除了它們都是碳的同素異形體外,
它們之間還有著緊密關聯。”
“準確的來說，石墨烯是石墨的一個原子層，它是一層sp2鍵合的碳原子排列成六角形或蜂窩狀晶格材料，是構成石墨的主要成分。”
“石墨烯的制備，其實相當簡單。”
“在二十一世紀初，日不落國的兩位科學家發現他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。”
“他們從利用一種特殊的膠帶，能石墨中剝離出石墨片。”
“然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。”
“就這樣不斷地這樣利用膠帶撕扯石墨薄膜，粘在膠帶上的薄片會越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。”
“只不過這種方式得到的石墨烯并沒有什么用途，因為它們粘界在膠帶上無法取下，而且單層的石墨烯也太過脆弱且并不完整。”
“雖然兩位科學家制造出來的石墨烯層無法使用，但這激起了人們對石墨烯的興趣。”
“自此之后，石墨烯的制備方法就層出不窮，如微機械剝離法、化學氣相沉積法、氧化還原法、溶劑剝離法、高溫還原、光照還原等等多種。”
“這些制造石墨烯的方法都各有各的優點和缺點。”
“比如微機械剝離法，它的優點是可以制備出高質量石墨烯,
但缺點是存在產率低和成本高的不足，無法滿足工業化和規模化生產要求，所以只能作為實驗室小規模制備。”
“而我今天制備石墨烯使用的，是一種結合了化學氣相沉積法和晶核外延法優勢的方法。”
“它叫做‘氣相沉積晶核結晶法冶煉法’。”
“這種方法可以制備高品質，大面積的石墨烯。”
“而且兩者結合，又分別避免了各自的缺點。”
“比如晶核外延法制備出來的石墨烯雖然具有高品質、較高載流子遷移率的特性，但它觀測不到量子霍爾效應。”
“至于量子霍爾效應，簡單的來說，就是有這個效應的話，晶體管和電子學器件的耗能會降低不少。”
“碳基芯片的能耗較低，一部分原因就是因為量子霍爾效應，它的存在，會讓磁場對導體中的電子產生一個橫向的作用力，從而在導體的兩端產生電壓差，有效增加電子的運輸。”
“而通過‘氣相沉積晶核結晶法冶煉法’制備出來的石墨烯，彌補了晶核外延法的缺點，更適合用來制備碳基芯片的底層材料。”
“好了，多余的話就不用說了，剩下的一些介紹，我會在制備過程中講解的。”
說著，韓元將手中的石墨放回了玻璃瓶中，帶著這些材料和設備來到了化學實驗室另一個房間中，這里面有一臺單晶爐。
‘氣相沉積法’是冶煉材料中的一種辦法，主分類在化學冶煉下面，這也是他用的最多，最熟悉的一種方法。
至于多出來的晶核結晶步驟，只要選好了結晶的材料，這也并不算很難。
如果說這種方法冶煉石墨烯有缺點的話，那應該就是冶煉過程中使用的冶煉設備比較貴了。
無論是高溫冶煉爐還是單晶爐，一臺的價值都要大幾百萬甚至上千萬。
不過‘氣相沉積晶核延伸冶煉法’還有一個很大的優點。
那就是這種辦法可以實現智能管控，也就是在設定好冶煉溫度、冶煉時間、通入晶核等各種條件后，可以通過人工智能程序進行管控。
整個過程絕大部分都可以實現無人管理。
韓元不會折騰出一種很復雜的石墨烯冶煉方式，因為這不值得，無論是對于他來說，還是對于現實中的各國來說都不值得。
畢竟現實各國手中也不是沒有石墨烯批量生產的辦法。
比如米國德州州立大學的華裔教授于慶凱和普度大學助理教授陳勇研發的單晶擴展外延法（晶核延伸法中的一種）就可以批量生產出石墨烯。
只不過同樣有著造價高，生產出來的石墨烯層偏厚等缺點。
石墨烯的批量生產技術并不是什么黑科技，各國都有研究也都有掌握。
只不過難的是生產出大面積、高品質且無晶界的石墨烯。
實驗室中，韓元處理著手中的石墨、碳化硅等材料。
‘氣相沉積晶核延伸冶煉法’制備石墨烯雖然對設備要求很高，但對于環境的要求并不算很高。
遷移后的化學實驗室里面的房間均是百級無塵實驗室，完全可以滿足需求。
所以韓元可以直接在化學實驗室中進行處理。
石墨和碳化硅清理掉肉眼的可見的雜質，清理掉長時間存放導致的表面氧化層和腐化層，而后投入專用的溶液中浸泡五分鐘，再洗滌一次。
趁著處理石墨和碳化硅材料的時間，韓元將制備石墨烯的設備整體組裝起來。
需要的設備并不多，一個高溫冶煉爐和一個單晶爐，就這兩個設備。
這兩設備是連接在一起的，單晶爐冶煉出來的單質碳和高純度石墨粉末可以通過傳送帶直接送到高溫冶煉爐中。
在石墨烯沒有冶煉出來之前，整體封閉，而且在冶煉過程中，還會通過投入甲烷、乙烯等氣體更進一步的提純，所以才對外部環境的要求不高，不需要頂級的無塵工作室。
化學氣相沉積法冶煉材料對于韓元來說是再熟悉不過的步驟。
清理完成后的石墨和碳化硅被投入了單晶爐中。
韓元調整好各項參數，啟動了冶煉設備。
單晶爐中的溫度在高變頻高電壓電流的支撐下迅速升高，數分鐘后，便達到了五千度。
這個溫度下，無論是石墨還是碳化硅材料都會被汽化。
設備開啟后，韓元站在一旁等待著汽化完成，順便講解一下制備石墨烯過程中需要注意的地方：
“在石墨烯的制備過程中，有一些需要注意的地方。”
“比如單晶冶煉爐設備，它的作用是將石墨氣化，進一步提純，變成單質碳或者高純度石墨粉末。”
“在這里，需要單晶爐內是真空，且需要將溫度提升到超過五千度，讓石墨汽化，進而形成純度更高的碳粉或者石墨粉末。”
“而高溫冶煉爐的作用則是將提純后的石墨粉末和單質碳重新氣化，然后在底盤上的單晶晶核上重新進行層次生長，這樣就可以得到高品質的石墨烯塊。”
聞言，直播間里面有些敏銳的觀眾立即提出了自己的疑惑。
要活的高純度的碳粉或者石墨粉末的話，只添加石墨不就可以了嗎？為什么要添加碳化硅進去？
直播間內有觀眾提出了自己的問題，引得其他觀眾也朝上面思考，順帶紛紛提問。
韓元看到彈幕，笑道：“如果要單純的制備高純度的石墨粉的話，當然是只需要加入石墨了。”
“但我最終的目的是生產石墨烯，而在這個過程中，碳化硅的作用，是作為石墨烯生產過程中的晶核作用的。”
“在超過五千度的高溫下，碳化硅同樣會汽化成極為細小的顆粒。”
“這些顆粒混雜在石墨粉末和碳粉中，在高溫冶煉爐中，會以它們為核心晶核，進而生成無晶界的石墨烯層塊，可以進一步的提升石墨烯的質量。”
“而且碳化硅是半導體材料，少量的摻雜在石墨烯底層中并不會影響最終芯片的質量。”
對應的解釋說出，彈幕上頓時一片‘原來如此’‘是這樣啊’‘懂了’之類的詞語。
但實際上，直播間內絕大部分觀眾其實都只聽懂了一部分，那就是可以提升石墨烯的質量。
至于為什么，這些人是不清楚的。
相反，蹲守在直播間內的各國科學家在聽到韓元的解釋后頓時眼前一亮，腦海中的思路瞬間被打開了。
特別是華國研究石墨烯相關的專家，更是眼神一瞬不瞬的死死盯著直播畫面。
這個世界上除了極少部分，比如單晶硅一類的材料外，絕大部分的材料都有晶界的存在。
晶界的存在，對于材料來說有好處也有壞處。
它的存在有時候可以增加材料韌性，降低材料的熔點等等。
但在芯片中，晶界并不是什么好的存在，因為它會降低芯片的性能。
這就是為什么硅基芯片的制造需要人們花費大力氣制造單晶爐并制備單晶硅了。
就是因為單晶硅整體沒有晶界的存在，可以提升芯片的性能。
石墨烯材料也是一樣。
如果要用石墨烯制造碳基芯片的話，石墨烯層中的晶界，就是第一個問題。
在這個問題上，華國其實已經找到了對應的解決辦法。
其解決辦法其實和韓元這邊使用的有些類似。
他們通過加熱碳化硅，通過加熱單晶6hsic（六方碳化硅）脫除si，然后在單晶碳面上分解出石墨烯片層。
具體制造方式是將經氧氣或氫氣刻蝕處理得到的樣品在高真空下通過電子轟擊加熱，除去氧化物。
然后用俄歇電子能譜確定表面的氧化物完全被移除后，將樣品加熱使之度升高至12501450℃后保持二十分鐘，從而形成極薄的石墨層，最后通過微機械剝離法得到石墨烯層。
這樣制得的石墨烯層品質很高，而且沒有晶界的存在，可以用制造碳基芯片。
可這種方式無法量產不說，高純度的六方碳化硅單晶也主要依賴進口。
這在很大程度上限制了碳基芯片的發展。
華國的專家一直都在想辦法解決這個問題，但截止到目前都沒有太大的進展。
他們從沒有想過，碳化硅還可以這樣用，而且真相距離他們可以說僅有一步之遙。
想明白這些話，蹲守在屏幕前的專家望著直播間的那道人影嘆了口氣。
從這件事上，他們再次看到自己和對方的差距，看到了科技上，以及兩邊對于某些材料性質認知上的差距。
有時候他們距離終點可能就只有一步之遙，但往往這一步上堵塞著大量的雜物。
他們在搬離這些雜物的過程中浪費了大量的時間，而對方卻直接‘一把火’將這些雜物垃圾直接燒掉了。
這個比喻雖然有些不恰當，但可以說很是形象了。