Графен, выращенный на волнистой поверхности, обладает полупроводниковыми свойствами и может использоваться для создания транзисторов. Возможно, вскоре графен придет на смену кремнию, составляющему основу всех вычислительных систем.
Графен представляет собой материал толщиной в один атомный слой, в котором атомы упакованы в шестиугольные решетки. Этот материал характеризуется не только тонкой и очень гибкой структурой, но и высокой подвижностью электронов, что позволяет использовать его в построении очень быстрых компьютеров.
Однако материал для транзисторов должны быть в состоянии переключать ток для создания логических цепей. Эта способность зависит от ширины запрещенной зоны материала, т.е. от того количества внешней энергии, за счет которой они участвуют в токе проводимости.
Запрещенные зоны полупроводников кремниевого типа позволяют создавать транзисторы с подходящими характеристиками. Ширина запрещенной зоны графена из-за естественной проводимости равна нулю, что делает его непригодным для этой цели.
Решение с использованием нанолент
Чтобы превратить графен в полупроводник, были предложены разные решения, в т.ч. такое, где между двумя слоями графена добавлялся изолирующий слой, позволяющий уменьшить проводимость графена. В другом решении слой графена помещался между очень тонкими лентами, благодаря чему изменялась его структура и легче переключался ток.
Однако в обоих случаях используются стандартные методы травления, которые накладывают ограничения на минимальную величину транзисторов из графена. Например, до сих пор создание лент шириной менее 10 нм приводит к возникновению настолько зазубренных краев, что ширина запрещенной зоны близка к нулю.
Профессор Эд Конрад (Ed Conrad) из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) совместно с коллегами нашел очень простой способ создания намного более узких нанолент, не препятствующих реализации полупроводниковых свойств материала.
Эдвард Конрад, профессор Технологического института Джорджии
Этот способ заключается в выращивании графеновых пластин на волнистой поверхности, покрытой параллельными канавками глубиной 18 нм каждая. Коллектив исследователей обнаружил, что в тех местах, где поверхность пластины переходила в канавку, графен проявлял свойства полупроводника с шириной запрещенной зоны в 5 эВ, как и у нанолент. При этом ширина полупроводниковых полосок с ровными краями составляла всего 1,5 нм (см. рисунок).
Альтернатива кремнию?
По мнению Луи Брея (Luis Brey), ученого из мадридского Института материаловедения, наличие запрещенной зоны у графена позволяет его использовать в наноэлектронике. Однако причина появления этой зоны пока неясна, и требуется теоретическое обоснование, чтобы понять возникновение запрещенной зоны шириной 5 эВ.
Однако проделанная работа является большим шагом на пути к реализации многих приложений, включая создание высокопроизводительных электронных устройств. По мнению Конрада, время замены кремниевой электроники пока не пришло, но графен позволит расширить границы действия закона Мура.
Источник: Electronics Weekly
Читайте также:
Полупроводники из графена
Графеновую электронику запустят в серию?
Физики создали прозрачные модули памяти на основе графена
Графен в электронике: сегодня и завтра
Последние достижения в графеновой электронике
Химически модифицированный графен для новой электроники
Исследователи создали моноокись графена для будущей электроники
Великобритания вложит 120 млн долл. в исследования графена
Графен таки станет основой микроэлектроники будущего
В лаборатории Новоселова обнаружили самозалечивание графена
Графен можно выращивать дешево