Изследователи разработиха първия по рода си функционален графенов полупроводник

През 21-ви век стремежът е да се разработват електронни устройства, които са едновременно по-малки и по-бързи, независимо дали става въпрос за приложения в медицинския сектор или в роботиката. Специалистите работят усилено върху производството на усъвършенствани материали за съвременните електронни устройства, за да отговорят на това нарастващо търсене.

Сега значителен етап в това начинание е постигнат от екип изследователи от Технологичния институт в Джорджия, които успешно са създали първия в света функционален полупроводник, използвайки графен. Интересно е, че тази новосъздадена технология може да се използва за усъвършенстване на квантовите изчисления.

Графенът – потенциален заместител на силиция

Графенът е двуизмерна структура, подобна на пчелна пита, образувана от един слой въглеродни атоми, организирани в хексагонална решетка. Графенът е известен с изключителните си качества, включително силна електропроводимост, механична здравина и гъвкавост.

„Това е изключително здрав материал, който може да понесе много големи токове и да го направи, без да се нагрява и да се разпада.“

казва де Хеер

Полупроводниците са материали, които проявяват електрическа проводимост при определени условия. Това нововъведение е от голямо значение за електронната индустрия, като се има предвид, че широко използваният материал силиций е близо до границите на възможностите си в условията на повишено търсене на по-бърза обработка и по-малки електронни устройства.

Графеновият полупроводник на Техническия университет в Джорджия има потенциала да се превърне в жизнеспособен заместител на силиция през следващите години. Според съобщението за пресата полупроводникът е съвместим с „конвенционалните методи за обработка на микроелектрониката“.

„Разполагаме с изключително здрав графенов полупроводник с 10 пъти по-голяма подвижност от силиция, който също така притежава уникални свойства, недостъпни за силиция.“

допълни де Хеер

Разработване на материала

Де Хеер и колегите му постигнали това, като изобретили метод за отглеждане на графен върху пластини от силициев карбид с помощта на специализирани пещи.

В резултат на това се образува епитаксиален графен – единичен слой, прилепнал към кристалната повърхност на силициевия карбид. След продължителни тестове изследователите доказаха, че епитаксиалният графен се свързва химически със силициевия карбид, демонстрирайки полупроводникови характеристики.

Учените използвали и техника, наречена допинг, за да тестват проводимостта на материала. Експериментите им разкриват, че този нов графенов полупроводник има 10 пъти по-голяма подвижност от силиция.

Постигането на този пробив обаче бил предизвикателство – екипът се сблъскал с основна пречка в изследванията на графена – липсата на „лентова междина“. Тази критична електронна характеристика е от съществено значение за ефективното включване и изключване на полупроводниците и е основен аспект на електронните характеристики.

До преди тази разработка графенът нямаше лентова междина. Това постижение бележи промяна на парадигмата в областта на електрониката, проправяйки пътя за нова ера на технологии, използващи необикновените възможности на графена.