Ускорение: Союз углерода и кремния
Пока что электрическое сопротивление представляет непреодолимое препятствие для дальнейшего ускорения кремниевой электроники. В будущем ученые намерены полностью перейти на новые материалы и вместо кремния использовать углерод, вернее — графен, обладающий максимальной проводимостью при комнатной температуре среди всех известных нам материалов.
В плоской гексагональной кристаллической решетке графена электроны ведут себя довольно необычным образом, как релятивистские частицы с нулевой эффективной массой. Это позволяет им достигать в графене скорости до 0,003 скорости света в вакууме и открывает небывалые перспективы для нового поколения электроники.
К сожалению, пока что все упирается в отсутствие технологий промышленного производства графена, хотя некоторые шаги в этом направлении совершаются (читайте: «Большой графен»). Впрочем, некоторое время еще можно будет обойтись и без этих технологий — как показала работа южнокорейских ученых во главе с Хан-Вун Ёмом (Han Woong Yeom), почти тех же результатов можно добиться и без чистого графена, в кремнии, в котором им удалось 20-кратно повысить скорость движения электронов.
Для этого ученые нанесли на кремниевую основу слой графена (конечно, всего в атом толщиной). Из-за тонкости этого слоя расположение его атомов частично определяется расположением атомов кремния под ним — и наоборот. По задумке авторов, графен сможет несколько изменить структуру кремния в непосредственной близости от него.
Чтобы проверить свою гипотезу, они бомбардировали этот «бутерброд» высокоэнергетическими фотонами, выбивая электроны кремния, и замеряли их свойства. Измерения и расчеты показали, что некоторые электроны в области графеново-кремниевого интерфейса имели массу в 20 раз меньшую, чем в обычном кремниевом микрочипе, что свидетельствует и о том, что скорость их — в 20 раз выше.
Ученые считают, что это — далеко не предел, ведь в самом графене электроны могут разгоняться еще втрое быстрее. Они попробуют подыскать другие материалы для своего «бутерброда», чтобы добиться еще большей скорости для электронов — и еще более быстрых компьютеров для нас с вами.
По публикации New Scientist Tech