Vedci vytvorili prvý grafénový polovodič na svete: Technológia môže priniesť elektroniku novej generácie
Autori novej štúdie predstavili grafénový polovodič s vlastnosťami, ktoré prekonávajú tradičný kremík.
Výskumníci z Georgia Tech vytvorili prvý funkčný grafénový polovodič. Grafén je materiál, ktorý sa skladá z jednej vrstvy atómov uhlíka, ktoré drží pokope najsilnejšia väzba akú poznáme.
Polovodiče sú zas základom elektronických zariadení a ide o materiály, ktoré vedú elektrinu za špecifických podmienok. Nový grafénový polovodič predstavuje revolúciu, ktorá nám otvorí dvere k novým elektronickým zariadeniam.
Objav grafénového polovodiča prichádza v dobe, kedy kremík, najbežnejší materiál v moderných elektronických zariadeniach, dosahuje svoje limity. Nový grafénový polovodič je kompatibilný s konvenčnými procesmi spracovania mikroelektroniky. To je základ pre všetku technológiu, ktorá má ambíciu byť náhradou tradičnému kremíku. V rámci novej štúdie sa výskumníkom podarilo prekonať problém, ktorý tieto polovodiče trápil už niekoľko desaťročí. Prekonanie tohto problému sa vyžadovalo na to, aby sa z grafénových polovodičov mohli stať použiteľné zariadenia.
“Výsledkom našej práce je extrémne robustný grafénový polovodič, ktorý sa vyznačuje až desaťnásobne vyššou mobilitou ako kremík. Zároveň sa vyznačuje aj ďalšími jedinečnými vlastnosťami, ktoré kremík jednoducho nemá. Na tomto polovodiči sme pracovali už desať rokov a našim cieľom bolo spraviť tento materiál dostatočne dobrým na to, aby sme ho mohli uplatniť v praxi,” tvrdí Walter de Heer, vedúci nového výskumu.
Revolúcia v oblasti elektroniky
De Heer sa výskumu uhlíkových materiálov venuje už veľmi dlhú dobu. Okolo roku 2001 začal pracovať s grafénom, pretože videl jeho potenciál v elektronike. De Heer vysvetľuje, že grafén dokáže pracovať s veľmi veľkým elektrickým prúdom bez toho, aby sa zahrial a rozpadol sa. Prelom sa výskumníkom podaril, keď našli spôsob, ako umiestniť grafén na karbid kremičitý. Ukázalo sa, že keď sa grafén naniesol na karbid kremičitý správne, tieto dve vrstvy sa chemicky spojili a grafén začal vykazovať vlastnosti polovodičov.
Viac ako dekádu výskumníci strávili vylepšovaním tohto materiálu. Vo svojej prirodzenej forme nie je grafén polovodičom ani kovom. Ide o polokov. Autori štúdie sa pýtali, ako môžu grafén spracovať tak, aby fungoval viac ako kremík. Výskumníci na grafén vložili atómy, ktoré materiálu “darujú” elektróny. Ide o techniku, ktorá sa označuje ako dopovanie. Pomocou tejto techniky výskumníci zistili, či by mohol byť materiál dobrým vodičom bez toho, aby ho poškodili.
Neprehliadnite
Tu sa ukázalo, že grafénom elektróny putujú s mimoriadne nízkym odporom. To sa v elektronike pretavuje do rýchlejších výpočtov. Grafén sa zároveň veľmi nezahrieva, vďaka čomu sa môžu elektróny naprieč ním pohybovať rýchlejšie. Nový grafénový polovodič má potenciál otvoriť dvere do novej éry elektronických zariadení. Výskumníci tvrdia, že by sme mohli vďaka tomuto polovodičku vidieť úplne nové technológie. Materiál by zároveň mohol otvoriť cestu ku kvantovým počítačom.
Komentáre