Вчені IBM «заспокоюють» «буйні» електрони в атомарних шарах графіту, Комерція, Різне, статті

Дослідники корпорації IBM сьогодні повідомили про відкриття, яке дозволяє успішно боротися з однією з найбільш важких проблем електронної індустрії, пов’язаної з використанням графіту – того самого, з якого роблять грифелі для олівців – як матеріал для створення наноелектронних схем, значно більш мініатюрних, ніж будь-які сучасні комп’ютерні мікросхеми на основі кремнію.

АТОМНА «Дротяна сітка» для наноелектроніки ВІД IBM


АТОМНА «Дротяна сітка» для наноелектроніки ВІД IBM: Зліва на малюнку показаний одинарний шар (або плівка) атомів вуглецю, званий графеном (Graphene). Електричний шум, що виникає від взаємодії носіїв заряду з речовиною при проходженні через нього електричного струму, зростає в міру зменшення пристрою, що обмежує продуктивність наноелектронних елементів. Вчені IBM вперше продемонстрували, що додавання другого шару графену значно знижує електричний шум (див. праворуч на малюнку), і це відкриває привабливу можливість потенційного застосування даного матеріалу в майбутніх наноелектронних приладах.


Вчені IBM вперше знайшли спосіб придушення паразитних перешкод електричних сигналів, що досягається при мініатюризації до довжини всього в декілька атомів зразка графена – двовимірного кристала, що складається з одинарного шару атомів вуглецю, зібраних в гексагональну кристалічну решітку. (З графена можна «зібрати» тривимірний кристал графіту. Графен можна уявити як одну площину графіту, відокремлену від об’ємного кристала.)


Дослідники у всьому світі вивчають можливості використання графена як набагато більш мініатюрної альтернативи сучасним кремнієвим транзисторам. Графен, як уже зазначалося, має двовимірної кристалічної гратами, сформованої атомами вуглецю (яка нагадує дротяну сітку, але з розмірами атомарного масштабу). Така будова графена привернуло до нього великий інтерес з боку науковців, інженерів і технологів, оскільки воно сприяє прояву привабливих електричних властивостей і може бути використане в транзисторах і електронних схемах, значно менших за розміром, ніж компоненти самих крихітних сучасних комп’ютерних чіпів.


Одна з проблем використання таких нанопристроїв – обернено пропорційна залежність між розміром пристрою і потужністю генерується їм некерованого електричного шуму. Іншими словами, чим мініатюрніше стають пристрої, тим інтенсивніше стають електричний шум – зростає заряд електрики, що проходить через речовину і викликає перешкоди, які негативно впливають на характеристики цієї речовини (Матеріалу) і обмежують його корисне застосування. Ця залежність, відома як закон Хуга (Hooge “s rule), справедлива як для напівпровідникових елементів на основі традиційного кремнію, так і для надмініатюрних пристроїв на основі графенових «наноплівок» і вуглецевих нанотрубок.


«Ефект електричного шуму, що підкоряється закону Хуга, на нанорівні зростає багаторазово через те, що розміри напівпровідникового елемента тут досягають майже абсолютного мінімуму і стають порівнянні з розмірами атомів. На цьому рівні генерований шум може перевершувати по амплітуді корисний сигнал, – пояснює доктор Фаедон Аворіс (Phaedon Avouris), учений з IBM Research, який очолює дослідження IBM в області вуглецевих нанотрубок і графена. – Як сказав знаменитий фізик Рольф Ландауер (Rolf Landauer), на нанорівні «ваш сигнал – це шум»; іншими словами, ви не зможете створити придатний для практичного застосування електронний прилад на нанорівні, якщо паразитний шум порівняємо по потужності з керуючим сигналом ».


І ось зовсім недавно дослідники з IBM виявили, що електричний шум в напівпровідникових елементах на основі графену може бути фактично пригнічений. Вчені опублікували сьогодні результати свого дослідження в журналі Nano Letters.


Спочатку в своїх експериментах учені IBM використовували один шар (або плівку) графена для створення транзистора; при цьому ще раз було підтверджено, що на отриманий напівпровідниковий елемент поширюється правило Хуга – дійсно, у міру зменшення розмірів електронного пристрою пропорційно збільшується генерований їм шум.


Два шару краще, ніж один


Тим не менш, коли дослідники з IBM створили такий же елемент з двома шарами графена замість одного (розташованими один над одним), вони зазначили, що електричний шум пригнічується. Потужність перешкод була в достатній мірі невелика, і це дає підставу припустити, що т.з. «Двошарові графенові смужки» (“bilayer graphene ribbons”) зможуть довести свою придатність для створення напівпровідникових елементів, які, в свою чергу, знайдуть широке застосування в апаратурі зв’язку, комп’ютерних системах та інших електронних пристроях. Паразитний шум пригнічується завдяки сильній електричного зв’язку між двома шарами графена, яка нейтралізує вплив джерел перешкод. Така структура, простіше кажучи, функціонує як своєрідний шумоізолятор.


Незважаючи на те, що для поглибленого вивчення даного феномена будуть потрібні додаткові дослідження та аналіз, це досягнення вчених відкриває великі перспективи практичного застосування технології двошарових графенових стрічок у виробництві напівпровідникових комплектуючих для цілого спектра електронних пристроїв.

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*