Найдена замена графену — полупроводник толщиной в один атом

Олег Довбня

 

Полупроводники толщиной всего в один атом — больше не научная фантастика, а реальность, хотя и не воплощенная еще в определенных девайсах. Физиком из Байройтского университета (Германия) доктором Акселем Эндерсом (Axel Enders) в сотрудничестве с учеными из Польши и США была разработана замена графену — двумерный материал, способный вывести электронику на новый уровень. Благодаря своим полупроводниковым качествам, этот материал может оказаться более подходящим для использования в электронике, чем графен.

Следует вспомнить, что графен был разработан в 2004 году и считается важным шагом, сделанным наукой. Новый материал, помимо углерода, содержит также бор и азот. Его химическое название — «Гексагональный бор-углерод-азот» («Hexagonal Boron-Carbon-Nitrogen», h-BCN). Результаты этого важного для высоких технологий исследования были опубликованы научным изданием ACS Nano.

Профессор Эндерс полагает, что результаты проведенного им совместно с другими учеными исследования могут стать отправной точкой для нового поколения электронных транзисторов, микросхем и сенсоров, которые станут намного меньше и более гибкими, чем те элементы, которые используются в электронике на сегодняшний день. Вероятно также, что будет достигнуто и значительное снижение энергопотребления.

Профессор Эндерс отмечает, что ныне доминирующая в электронной индустрии CMOS-технология характеризуется явными ограничениями, которые препятствуют ее дальнейшей миниатюризации.

При этом исследователь отмечает, что h-BCN является более подходящим для преодоления этих ограничений материалом, чем графен.

Следует вспомнить, что графен — двумерная «решетка», целиком составленная из атомов углерода. Ее толщина — всего один атом. Когда-то ученые начали более вдумчиво изучать эти структуры, их замечательные свойства вызвали энтузиазм во всем мире. Ведь графен прочнее стали в 100-300 раз. При этом он является отличным проводником тепла и электричества. Электроны могут беспрепятственно проходить сквозь него при любом примененном напряжении, поскольку не предусмотрено каких-то определенных положений «включено» и «выключено».

По этой причине, отмечает профессор Эндерс, графен не в достаточной степени подходит для большинства электронных устройств. Ведь от полупроводников требуется, чтобы они обеспечивали переключение между положениями «включено» и «выключено». Так у ученого появилась идея заменить в графене некоторые атомы углерода бором и азотом. Результатом этого проекта стала двумерная «решетка», обладающая свойствами полупроводника. В воплощении этой идеи ему помогала команда ученых из Университета Небраски-Линкольна. Исследование осуществлялось в партнерстве с учеными из Краковского университета, Университета штата Нью-Йорк, Бостонского колледжа и Университета Тафтса.

По материалам sciencedaily.com