Графеновая наноэлектроника: Микрочипы на основе следа от карандаша

Основными материалами, которые сегодня используются для изготовления электронных чипов, являются кремний и медь. Но сейчас, когда разрабатываются все более микроскопические чипы, медные контакты уже не очень эффективны: с уменьшением их размеров растет сопротивление, что приводит к сильному нагреву, сказываясь на производительности. В связи с этим ученые ищут материалы, способные заменить медь.

Редакция сайта

Возможно, таким материалом станет графен — слой атомов углерода, соединенных sp2-связями в гексагональную (т.е. шестигранную) двумерную решетку. Прежде всего, он привлекает разработчиков своей высокой проводимостью, уступающей лишь сверхпроводникам. Через металлический графен электроны проходят практически без сопротивления даже при комнатной температуре, а значит, графеновые контакты имели бы гораздо меньшую термоэмиссию, чем аналогичные медные.

Однако сегодняшние технологии синтеза графена дают в итоге смесь металлического и полупроводникового материалов. Профессор Сарож Наяк (Saroj Nayak) с группой ученых провели исследование зависимости электрических свойств графена от его длины и ширины. Они искусственно разрезали наноленты графена (одномерные кристаллы толщиной в несколько атомов) 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 для получения целых партий того или другого материала.

Полученные результаты делают графен даже более перспективным материалом для наноэлектроники, чем углеродные нанотрубки, представляющие собой тот же графен, но свернутый в трубку. Дело в том, что при синтезе нанотрубок также формируется смесь металлического (около трети) и полупроводникового материалов, причем синтезировать их отдельно, либо разделять впоследствии в промышленных масштабах не представляется возможным. А исследования профессора Наяка доказали существование такой возможности для плоского графена.

Конечно, до создания чипа, использующего вместо меди графен, еще далеко, однако данная работа, безусловно, является огромным шагом на пути к этому.

Между тем, разработчики ищут и другие оригинальные пути увеличения производительности электронных устройств — читайте об этом, например, в наших заметках «Выход из плоского тупика» и «Электроорганика».

«Нанометр»