Этот долго неуловимый подвиг теперь может быть близок к реальности, по мнению наноученых из китайского Тяньцзиньского университета и Технологического института Джорджии, чьи выводы были опубликованы в журнале Nature в среду.
Государственные СМИ Китая приветствовали этот подвиг как важный шаг вперед в использовании графена в производстве чипов.
«Это исследование не только сохранило замечательную стабильность графена, но и привнесло новые электронные свойства, расчистив путь для чипов на основе графена», — говорится в отчете пекинской газеты Science and Technology Daily в пятницу.
Исследование возглавили профессора Ма Лэй из Тяньцзиньского университета и Уолт де Хир из Технологического института Джорджии. Оба сосредоточились на графеновой электронике и других двумерных материалах с тех пор, как в 2018 году они основали Тяньцзиньский международный центр наночастиц и наносистем при Тяньцзиньском университете.
Китайские учёные освоили искусство «атомного оригами»
Китайские учёные освоили искусство «атомного оригами»
Особая электронная структура графена, известного как первый стабильный двумерный материал при комнатной температуре, также означает, что он имеет нулевую «запрещенную зону» – это означает, что нет разницы в энергии, когда электроны в полупроводниках перепрыгивают между низкоэнергетическими и высокоэнергетическими зонами. Отсутствие этого естественного зазора ограничивает полупроводниковые возможности графена, что делает его менее подходящим для электронных устройств.
Преодоление этой проблемы без потери свойств графена является ключевым шагом на пути к его практическому использованию в электронике, сказал Ма China Business Network.
«Причина, по которой наши исследования ценятся, заключается в том, что они действительно могут сделать графеновую электронику практичной в будущем и устранить самое большое препятствие».
Новый метод создает на графене специальный слой, который создает необходимый зазор для электронов и позволяет им двигаться очень быстро, гораздо быстрее, чем в кремнии и подобных материалах.
Это большой шаг вперед в использовании графена в электронных устройствах, придающий ему необходимые свойства для функционирования в качестве полупроводника.
Чтобы добиться этого прорыва, Ма и его команда использовали метод, называемый квазиравновесным отжигом, который включает в себя тщательное нагревание и охлаждение материала для изменения его структуры.
Процесс начинается с нагрева подложки из карбида кремния в печи и последующего выдерживания ее при различных температурах в течение определенного времени. В результате образуются гладкие, плоские поверхности, идеальные для нанесения слоя, известного как «эпиграфен».
Этот слой имеет решающее значение, поскольку он создает необходимый электронный зазор, что делает графен пригодным для электронных устройств.
Это также гарантирует, что графен долговечен и с ним легко работать, что открывает перспективы для его широкого коммерческого применения в электронных устройствах.
Мгновенная зарядка видна: Китай добился прогресса в области графена
Мгновенная зарядка видна: Китай добился прогресса в области графена
«Это не только открывает новые пути для высокопроизводительных электронных устройств, выходящих за рамки традиционных кремниевых технологий, но и привносит новую энергию в полупроводниковую промышленность», — говорится в отчете на веб-сайте Тяньцзиньского университета.
«Появление графеновых полупроводников является своевременным и знаменует фундаментальную трансформацию в электронике. Эта инновация удовлетворяет растущий спрос на более высокие скорости вычислений и миниатюрные интегрированные электронные устройства».
Что касается практического применения графеновых полупроводников, Ма сказал, что этот материал может быть конкурентоспособным по цене по сравнению с полупроводниковыми материалами, присутствующими в настоящее время на рынке, и при этом предлагать превосходные характеристики.
Однако путешествие, скорее всего, будет долгим. Ма подсчитал, что для полного промышленного внедрения графеновых полупроводников может потребоваться еще 10–15 лет.
