W Georgii powstał jednowarstwowy grafenowy półprzewodnik

[KopalniaWiedzy.pl 358]

Naukowcy z Georgia Institute of Technology stworzyli funkcjonalny półprzewodnik z grafenu, jednoatomowej warstwy węgla. Ich prace daje nadzieję na szerokie wykorzystanie tego materiału w elektronice. Grafen, pomimo niezwykle obiecujących właściwości, nie trafił do szerokiego użycia w podzespołach elektronicznych. Brak mu tzw. pasma wzbronionego, które umożliwia „włączanie” i „wyłączanie” prądu, a tym samym kodowanie informacji. Dotychczas udawało się uzyskać pasmo wzbronione w dwuwarstwowym grafenie. Specjaliści z Georgia Tech uzyskali w jednowarstwowym grafenie pasmo wzbronione o szerokości 0,6 eV.

Profesor Walter De Heer, który kierował pracami zespołu złożonego z naukowców z Georgii i Tiencin w Chinach, od początku swojej kariery naukowej bada oparte na węglu materiały pod kątem wykorzystania ich w roli półprzewodników. Od wielu lat interesuje się tez grafenem. Motywują nas jego specjalne właściwości. To niezwykle wytrzymały materiał, wytrzymuje prąd o dużym natężeniu i się przy tym ani nie przegrzewa, ani nie traci swoich właściwości, wyjaśnia uczony. Wraz ze swoim zespołem opracował metodę uzyskiwania grafenu na podłożu z węglika krzemu. Okazało się, że w odpowiednich warunkach taki grafen zaczyna wykazywać właściwości półprzewodnika.

Przez kolejne lata naukowcy udoskonalali swój produkt, aż uzyskali grafenowy półprzewodnik o 10-krotnie większej mobilności elektronów niż w krzemie. To oznacza, że elektrony w tym materiale napotykają na znacznie mniejsze opory, poruszają się więc znacznie szybciej – co przekłada się na możliwość szybszego przeprowadzania operacji przez komputer – a jednocześnie materiał nie rozgrzewa się tak bardzo. De Heer mówi, że dla elektronów różnica pomiędzy przemieszczaniem się w krzemie, a przemieszczaniem się w grafenie jest jak jazda po drodze żwirowej w porównaniu z jazdą po autostradzie.

Obecnie produkt grupy de Heera to jedyny półprzewodnik 2D, który posiada wszystkie właściwości potrzebne w elektronice, a jego właściwości elektryczne przewyższają wszystkie istniejące półprzewodniki 2D. Od dawna chcieliśmy stworzyć funkcjonalną grafenową elektronikę. Musieliśmy się nauczyć jak uzyskać odpowiedni materiał, jak go udoskonalać i jak mierzyć jego właściwości. To zajęło nam bardzo dużo czasu, stwierdza uczony. I zauważa, że dzięki grafenowi możemy być świadkami narodzin kolejnej generacji elektroniki. Przed obecnie używanym krzemem mieliśmy lampy próżniowe, po nim zaś może nastąpić grafen.

Dla mnie to jak coś podobnego jak osiągnięcie braci Wright. Zbudowali maszynę, która przeleciała 100 metrów. Sceptycy pytali, po co latanie, skoro mamy pociągi i statki. Jednak oni nie zrezygnowali i stworzyli technologię, która w końcu przeniosła ludzi przez ocean, stwierdza de Heer.

« powrót do artykułu