Новости: Оптика и электроника (рубрикатор)

Основными материалами, использующимися для изготовления компьютерных чипов, на сегодняшний день являются кремний и медь. Но сейчас, когда разрабатываются все более маленькие чипы, медные контакты уже не очень эффективны: с уменьшением их размеров растет сопротивление, что приводит к сильному нагреву чипа, что сказывается на скорости и производительности устройства. В связи с этим ученые ищут материалы, способные заменить медь в чипах.

Возможно, таким материалом станет графен из-за своей высокой проводимости, уступающей лишь сверхпроводникам. Через металлический графен электроны проходят практически без сопротивления даже при комнатной температуре, что означает, что графеновые контакты имели бы гораздо меньшую термоэмиссию, чем аналогичные медные.
Однако при синтезе графена получается смесь металлического и полупроводникового материалов.
Профессор Ренсслеровского Физического Факультета (Rensselaer’s Department of Physics), Сарож Наяк (Saroj Nayak) с группой ученых, провели исследование зависимости электрических свойств графена от его длины и ширины. Они искусственно разрезали наноленты (одномерные кристаллы толщиной в несколько атомов) графена на элементы длиной в несколько нанометров, т.е. сравнимой с шириной исходной наноленты. Оказалось, что электрические свойства напрямую зависят от длины элементов, варьируя которую можно менять ширину запрещенной зоны материала, от которой и зависит, будет ли графен полупроводниковым или металлическим. Это открытие позволило ученым создать шаблон отдельного получения целых партий того или другого.
Полученные результаты делают графен даже более перспективным материалом для наноэлектроники, чем углеродные нанотрубки, представляющие собой свернутый в трубку тот же графен. Дело в том, что при синтезе нанотрубок также формируется смесь металлического (~1/3) и полупроводникового материалов, причем синтезировать отдельно, либо разделять проводящие и полупроводящие нанотрубки в промышленных масштабах не представляется возможным, в то время как исследования профессора Наяка доказали существование такой возможности для графена.
Конечно, до создания чипа, использующего вместо меди графен, ещё далеко, однако данная работа, безусловно, является огромным шагом на пути к этому.

Наяк также отмечает потенциальную возможность замены графеном кремния в качестве основного полупроводника в наноэлектронике, хотя таких исследований ещё не проводилось.