Графен відомий своєю винятковою міцністю, провідністю та гнучкістю, але йому бракувало найважливішої для напівпровідників властивості – забороненої зони. Зонна щілина дозволяє матеріалу вмикатися та вимикатися під дією електричного поля – саме так працюють транзистори та кремнієва електроніка.
Читайте на сайті Вчені створили крихітне живе серце на чипі – воно б'ється, як людське
Дослідники вирішили цю проблему, вирощуючи графен на пластинах карбіду кремнію за допомогою спеціальних печей, а потім легуючи його атомами, які віддають системі електрони.
В результаті виходить графеновий напівпровідник, який має в 10 разів більшу рухливість, ніж кремній, а це означає, що електрони рухаються з дуже низьким опором і можуть досягати вищих швидкостей. Матеріал також має унікальні квантово-механічні властивості, які уможливлюють нові застосування у квантових обчисленнях і наноелектроніці.
Надважливе відкриття
Відкриття, опубліковане в журналі Nature, є важливою віхою в галузі графенової електроніки, яка десятиліттями гальмувалася через відсутність відповідної забороненої зони. Дослідники вважають, що їхня технологія сумісна з традиційними методами обробки мікроелектроніки і з часом може замінити кремній як домінуючий матеріал для електроніки.
Вальтер де Хеер, регентський професор фізики в Технологічному інституті Джорджії та керівник дослідницької групи, порівняв це досягнення з моментом братів Райт.
Наша мотивація займатися графеновою електронікою існувала вже давно, а все інше було лише втіленням її в життя. Ми повинні були навчитися, як поводитися з матеріалом, як робити його все кращим і кращим, і, нарешті, як вимірювати властивості. Це зайняло дуже, дуже багато часу. Тепер ми маємо надзвичайно міцний графеновий напівпровідник, який у 10 разів перевищує рухливість кремнію, а також має унікальні властивості, недоступні кремнію.
Дивіться також Британський термоядерний реактор побив рекорд виробництва енергії
Дослідники сподіваються, що їхня робота надихне на нові інновації та дослідження в галузі графенової електроніки та відкриє двері в нову еру електроніки, яка зможе подолати обмеження кремнію.