За прогресс графеновой электроники поблагодарим лабораторию IBM
 Первый в мире полевой транзистор из двухслойного графена, обладающий при комнатной температуре достаточной для практических применений шириной запрещенной зоны. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Графен – двумерный лист, состоящий из атомов углерода, образующих гексагональную кристаллическую решетку, обладает весьма необычной электронной проводимостью. Благодаря своей двумерной структуре, графен практически не задерживает пролетающие через него электроны, т.е. проявляет чрезвычайно низкое сопротивление. Кроме того, на сегодняшний день это самый тонкий из известных материалов. За счет этого графен можно назвать чуть ли не идеальным материалом для создания наноэлектронных устройств будущего.
Но, не смотря на такие «идеальные» свойства, наноэлектронные устройства из графена пока существуют лишь в лабораторных условиях. Широкого распространения они до сих пор не получили только потому что не было способа создания в этом материале достаточно широкой запрещенной зоны для свободных носителей тока. Из-за особенностей электронного строения графена отношение между токами в открытом и закрытом состояниях не более 5, что слишком мало для серьезных практических применений.
Для преодоления этой проблемы не так давно ученые всего мира обратили внимание на двухслойный графен – два листа двумерной кристаллической решетки, расположенных на достаточно близком расстоянии. Исследования показали, что при включении перпендикулярного электрического поля в двухслойном графене появляется существенная (по сравнению с однослойным графеном) запрещенная зона. Однако, пока что никому на практике не удавалось сделать эту запрещенную зону достаточно большой при комнатных температурах. Исследователи докладывали об успешном формировании подходящего для практических применений в наноэлектронике отношения токов в открытом и закрытом состояниях, но при существующих лишь в лабораторных условиях температурах.
На днях специалисты Лаборатории IBM (TJ Watson Research Center, Нью-Йорк) стали первыми, кто продемонстрировал достаточно широкую запрещенную зону в двухслойном графене (а именно, в полевом транзисторе, построенном на основе двухслойного графена, bilayer field-effect transistor, FET) при комнатной температуре. Ученые получили запрещенную зону шириной 120 мэВ, при этом отношение токов в открытом и закрытом состоянии транзистора достигло 100. Схема эксперимента в целом ничем не отличалась от идей предшественников; инновационным в данном случае стало использование специального тонкого слоя диэлектрического полимера, контактирующего с графеном. Именно дополнительный слой диэлектрика является определяющим в формировании запрещенной зоны.
Созданное устройство нельзя назвать оптимальным. В ближайшем будущем команда планирует заняться его усовершенствованием, в частности, уже запланировано повышение качества диэлектрика. Это позволит достичь еще более высоких отношений токов в открытом и закрытом состоянии транзистора. Такого же результата можно будет добиться при повышении качества самих слоев графена.
Также по теме:
- Графен позволит взвешивать даже одну единственную молекулу
- Теплопередача в графене больше, чем ожидалось
- Запрещённая зона
Источники: