Слюда поможет извлечь пользу из графена
 С каждым новым экспериментом графен оказывается все ближе к применению в реальных наноэлектронных устройствах. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Графен представляет собой плоский лист, состоящий из атомов углерода, сформированных в двумерную гексагональную кристаллическую решетку. Как мы уже ни однократно писали, данный материал уникален тем, что электроны практически не испытывают воздействия атомов в узлах решетки, перемещаясь внутри данного материала. Таким образом, они ведут себя как релятивистские частицы (не имеющие массы покоя), путешествуя по графену с огромной скоростью, определяющей высокую проводимость материала. В настоящее время научное сообщество проявляет огромный интерес к графену, ожидая, что в будущем он может заменить и даже превзойти кремний во многих электронных устройствах.
Проблема практического применения графена состоит в том, что такие кристаллические плоскости могут содержать изломы и «морщины» на подобие тех, что можно увидеть на тонкой полиэтиленовой пленке. Они могут быть вызваны внутренними напряжениями в материале или влиянием существовавшей во время производства графеновой пластины подложки. Складки даже 1 нм высотой могут оказать негативное влияние на электрическое поле графена, вызывая «паразитные» электромагнитные поля, задерживающие свободные носители заряда, т.е. снижающие проводимость. Таким образом, в реальных устройствах графену необходима подложка. К сожалению, большинство из известных материалов, так же как и складки, оказывают негативное влияние на электронную структуру графена, значительно снижая его проводимость. Но, как оказалось, подходящий материал все-таки существует.
В своей последней работе группа ученых из Radboud University (Нидерланды) и их коллеги из Гамбурга (Германия) выяснили, что слюда практически не воздействует на электронную структуру графена.
Слюда – достаточно плоский и гладкий минерал, широко используемый в электронике, благодаря своим удачным физическим, химическим и тепловым свойствам. Он обеспечивает низкую потерю мощности построенным на его основе электронным компонентам, кроме того, имеет достаточно высокое значение диэлектрической постоянной (т.е. может выдерживать воздействия высоких напряжений). Как оказалось в рамках проведенных исследований, взаимодействие графена и слюды не имеют Ван-дер-Ваальсовой составляющей силы. В результате этого взаимодействия происходит лишь передача заряда между углеродной плоскостью и заряженными областями слюды, что помогает «разгладить» неровности самого графена.
На данный момент результат получен лишь теоретически (вычислительными методами). Вероятно, потребуется экспериментальная проверка проведенных расчетов. Также в ближайшее время планируется повторить теоретический эксперимент с другими удачными на взгляд ученых веществами, такими как диоксид кремния или нитрид бора.
Также по теме:
Источники: