Графен известен своей исключительной прочностью, проводимостью и гибкостью, но ему не хватало важнейшего для полупроводников свойства – запрещенной зоны. Зонная щель позволяет материалу включаться и выключаться под действием электрического поля – именно так работают транзисторы и кремниевая электроника.
Читайте на сайте Ученые создали крошечное живое сердце на чипе – оно бьется, как человеческое
Исследователи решили эту проблему, выращивая графен на пластинах карбида кремния с помощью специальных печей, а затем легируя его атомами, которые отдают системе электроны.
В результате получается графеновый полупроводник, который имеет в 10 раз большую подвижность, чем кремний, а это означает, что электроны движутся с очень низким сопротивлением и могут достигать более высоких скоростей. Материал также имеет уникальные квантово-механические свойства, которые делают возможным новые применения в квантовых вычислениях и наноэлектронике.
Важнейшее открытие
Открытие, опубликованное в журнале Nature, является важной вехой в области графеновой электроники, которая десятилетиями тормозилась из-за отсутствия соответствующей запрещенной зоны. Исследователи считают, что их технология совместима с традиционными методами обработки микроэлектроники и со временем может заменить кремний как доминирующий материал для электроники.
Вальтер де Хеер, регентский профессор физики в Технологическом институте Джорджии и руководитель исследовательской группы, сравнил это достижение с моментом братьев Райт.
Наша мотивация заниматься графеновой электроникой существовала уже давно, а все остальное было лишь воплощением ее в жизнь. Мы должны были научиться, как обращаться с материалом, как делать его все лучше и лучше, и, наконец, как измерять свойства. Это заняло очень, очень много времени. Теперь мы имеем чрезвычайно прочный графеновый полупроводник, который в 10 раз превышает подвижность кремния, а также имеет уникальные свойства, недоступные кремнию.
Смотрите также Британский термоядерный реактор побил рекорд производства энергии
Исследователи надеются, что их работа вдохновит на новые инновации и исследования в области графеновой электроники и откроет двери в новую эру электроники, которая сможет преодолеть ограничения кремния.