Двухмерный графит поставил рекорд по подвижности электронов

Графен, впервые полученный в 2004 году, можно считать двухмерным аналогом графита. Фактически это однослойная шестиугольная кристаллическая решетка из атомов углерода, плоскость, отделенная от объемного кристалла графита. Графен пока еще изучен не до конца, но многие его свойства, в частности, высокая электропроводимость, дают основания предполагать, что этот материал может широко использоваться в наноэлектронике.

Подвижность носителей тока в твердом теле определяется как отношение скорости направленного движения электронов проводимости (в метрах в секунду), вызванное электрическим полем, к напряженности этого поля (в вольтах на метр). Таким образом, единица измерения подвижности - метр квадратный, деленный на вольт и на секунду (м2/в*с). Упрощенно говоря, подвижность показывает, насколько носителям тока (электронам и дыркам) легко двигаться в металле или полупроводнике.

Подвижность, разумеется, связана с проводимостью вещества.

Подвижность электронов в полупроводнике - одна из характеристик пригодности материала в современной электронике. Для кремния подвижность составляет 0,15 м2/в*с, для широко использующегося полупроводника арсенида галлия - 0,85 м2/в*с. В графене же, согласно измерениям группы физиков из России, Нидерландов и США под руководством Андре Гайма (Andre Geim) из Великобритании, подвижность электронов достигает 20 м2/в*с.

При повышении температуры подвижность падает: складки и выпуклости графена начинают вибрировать, что замедляет движение электронов. Тем не менее, даже при комнатной температуре графен держит рекорд по подвижности.

Такой результат стал неожиданностью: как правило, чем тоньше лист материала, тем меньше в нем подвижность электронов. Между тем, группа Гайма полагает, что подвижность электронов в графене можно еще повысить, если сделать материал более ровным.