Дорогие читатели, Нашему шестнадцатилетнему, волонтёрскому и некоммерческому проекту для создания новой, современной версии N-N-N.ru, очень нужно посоветоваться касательно платформы нашего сайта – SYMFONY & DRUPAL 8. Платформа не простая, но обещаем – мы не займём много времени, просто нужна консультационная поддержка квалифицированного разраба. Если вы можете помочь, то связаться с нами можно на страницах Facebook.com здесь и здесь.

Графен ищет применение

В середине ноября в очаровательном японском городе Айзу-Вакамацу, раскинувшемся посреди живописной долины, окруженной горами, которые заслоняют Японию от суровых сибирских ветров, состоялся международный симпозиум по приборам на графене (International Symposium on Graphene Devices [1]).

В симпозиуме приняли участие известные специалисты из Америки, Европы и Японии. Из России были В. Волков (ИРЭ РАН) и В. Вьюрков (ФТИАН). Гораздо больше бывших российских ученых представляло другие страны: В. Рыжий (сопредседатель симпозиума, Aizu University, Япония), К. Новоселов (University of Manchester, Англия), А. Баландин (University of California, США), В. Митин (University of Buffalo, США), О. Воскобойников (National Chiao Tung University, Тайвань), Н. Кирова (Universite Paris-Sud, Франция). Естественно, большинство участников являлось сотрудниками японских центров, в которых всегда уделялось повышенное внимание к перспективным исследованиям.

Высокая представительность форума позволила понять современные достижения в физике и технологии графена, а также увидеть перспективы его практического применения.

Графен (монослой углерода) является новым и очень необычным материалом, Во-первых, он обладает удивительной зонной структурой: отсутствует запрещенная зона, присутствует полная симметрия между электронами и дырками, которые к тому же имеют нулевую массу. Во-вторых, спин-орбитальное взаимодействие в графене тоже очень необычно. Кроме того, графен является природным двумерным газом. Благодаря высокой подвижности носителей впервые удалось наблюдать квантовый эффект Холла при комнатной температуре. Конечно, графен – это очень увлекательный объект для теоретиков и экспериментаторов. Однако большая часть докладов была, прежде всего, нацелена на практические применения, что свойственно современной науке.

Придет ли графен на смену кремнию? Этот вопрос был главным при обсуждении итогов конференции. Большим достижением последнего времени является эпитаксиальное выращивание слоев графена. До этого применялось осаждение хлопьев графена на подложку, что, конечно, не имело перспектив практического использования в технологии микроэлектроники. Теперь об этом можно вести разговор. Ближайшим конкурентом полевому транзистору на графене является кремниевый полевой транзистор с тонким слоем кремния. International Roadmap on Semiconductors именно в этом типе транзисторов видит будущее микроэлектроники вплоть до 2020 года. Обладая высокой подвижностью (10 000 см2/В с) и скоростью носителей (108см/с) полевой транзистор на графене потенциально может в 10 раз превзойти кремниевый по быстродействию. Однако отсутствие запрещенной зоны не позволяет такому транзистору иметь достаточно малый ток в закрытом состоянии, чтобы его можно было использовать в сверхбольших интегральных схемах.

Именно это обстоятельство вызвало интерес к двойным слоям и узким (10 нм и меньше) слоям графена (nanoribbons). В них появляется запрещенная зона, но она все же меньше, чем у кремния. Как известно, минимальный размер транзистора определяется именно шириной запрещенной зоны. Длина канала кремниевого полевого транзистора ограничена 5–10 нанометрами. При меньшей длине наступает прямое туннелирование между истоком и стоком, транзистор перестает попросту закрываться. Таким образом, в этом направлении графен вряд ли придет на смену кремнию.

Возможно, графен получит совсем другие применения. Например, он обладает исключительно высокой теплопроводностью и может служить теплоотводом в современных интегральных схемах, в которых разогрев уже давно является серьезной проблемой. На основе графена могут быть созданы высокочувствительные фотоприемники. Плазменные волны в графене открывают перспективы создания источников и приемников терагерцового диапазона. Особое поведение спина в графене может привести к созданию новых приборов спинтроники.

Как бы то ни было, главный показатель практического интереса к графену выражается в мощном финансировании этих исследований в мире.

В. Вьюрков

Опубликовано в NanoWeek,


Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.3 (6 votes)
Источник(и):

ПерсТ: Графен ищет применение