Гидрированный графен позволит производить транзисторы с весьма достойными характеристиками
 Трехмерная модель транзистора, построенного на базе гидратированного графена (графана). (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Графен является чрезвычайно перспективным материалом с точки зрения применения в электронных устройствах малой мощности. Благодаря двумерному строению данного материала, носители заряда (электроны или дырки) могут перемещаться в нем с чрезвычайно высокими скоростями, практически не испытывая сопротивления со стороны ионов, расположенных в узлах гексагональной кристаллической решетки. Обычно на данный материал ссылаются как на возможную замену кремния в самых разнообразных применениях для электроники будущего.
К сожалению, у графена есть только один, но существенный недостаток. Данный материал является полупроводником с нулевой запрещенной зоной. Таким образом, в чистом виде графен не может быть применен в цифровой технике. Для того чтобы открыть в графене энергетическую запрещенную зону хотя бы в 1 эВ, необходимо формировать отдельные пластины данного материала не более 2 нм в диаметре, причем, обеспечить при их производстве атомарную точность. Это крайне сложно, учитывая существующие технологии производства графена.
К счастью, графен может быть легко гидротирован путем облучения потоком атомов водорода (результирующий материал носит название графан). Эта процедура позволяет создать в материале запрещенную энергетическую зону шириной в несколько эВ. Полугидротированный графен (графон), согласно расчетам, также должен иметь специфические ферромагнитные свойства, что говорит о том, что материал также может быть применен в спинтронных приложениях.
А теперь совместная группа ученых из целого ряда европейских университетов предположила, что графан и графон могут использоваться для создания транзисторов с весьма интересными характеристиками. Это возможно благодаря тому, что «чистые» графан и графон имеют запрещенную зону 5.4 эВ и 3.2 эВ, соответственно.
Подобный вывод был сделан на основе компьютерной симуляции при помощи самых современных математических моделей. Исследовательская группа адаптировала на большие масштабы подход, который ранее использовался для расчета атомарных систем, имеющих не более 1000 атомов. Вычисления были выполнены при помощи суперкомпьютеров; они показали, что транзисторы, построенные на базе графана и графона, вполне могут соответствовать технологическим требованиям 2015 – 2016 года, выраженным в отношении тока в закрытом и открытом состояниях (отношение показывает, насколько хорошо устройство работает в качестве переключателя).
Пока результат, правда, можно рассматривать лишь как «идеалистический», ведь вычисления проводились в случае идеализированной модели графана и графона при условии листов с идеальной геометрией.
Также по теме:
Источники: