Первый работающий полупроводник из графена может привести к созданию более быстрых компьютеров
Из графена впервые был создан работающий масштабируемый полупроводник, что потенциально прокладывает путь к новому типу компьютеров с большей скоростью и эффективностью, чем сегодняшние кремниевые чипы.
Графен — это материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, который прочнее стали при сопоставимой толщине. Это чрезвычайно хороший электрический проводник, обладающий высокой устойчивостью к теплу и кислотам. Но, несмотря на свои преимущества, работающий полупроводник графен, которым можно управлять, проводя или изолируя электричество по своему желанию, ускользнул от ученых. Такие полупроводники являются ключом к созданию логических микросхем, используемых в компьютерах.
Проблема заключалась в отсутствии так называемой запрещенной зоны. В полупроводниках есть зоны более высоких и низких энергий, а также точка — запрещенная зона, в которой возбужденные электроны могут перепрыгивать с одной на другую. Это эффективно позволяет включать и выключать поток тока, поэтому он либо проводит, либо не проводит, создавая двоичную систему нулей и единиц, используемую в цифровых компьютерах.
Хотя предыдущие исследования показали, что графен можно заставить действовать как полупроводник в небольших масштабах, его никогда не масштабировали до размеров, которые сделали бы практичным компьютерный чип. Более ранние работы показали, что морщины, купола и отверстия в листах графена могут оказывать необычное воздействие на электрический поток, создавая возможность создания логических чипов путем создания правильного ландшафта дефектов. Но на сегодняшний день ничего не увеличилось.
Теперь Уолтер де Хир из Технологического института Джорджии в Атланте и его коллеги создали графен с запрещенной зоной и даже продемонстрировали работающий транзистор — переключатель включения/выключения, который либо предотвращает, либо позволяет току течь через него. Их процесс должен более способствовать расширению масштабов, поскольку он основан на методах, мало чем отличающихся от тех, которые используются для создания кремниевых чипов.
Группа Де Хира использовала пластины карбида кремния, которые нагревали, заставляя кремний испаряться раньше углерода, фактически оставляя слой графена сверху. Де Хир не смог дать интервью на момент написания статьи, но в своем заявлении сказал, что электрические свойства графенового полупроводника намного лучше, чем у кремниевых чипов. «Это все равно, что ехать по гравийной дороге, а не по автостраде», — сказал он.
Кремниевые чипы дешевы в производстве и поддерживаются огромной производственной инфраструктурой по всему миру, но мы приближаемся к пределу возможностей этих чипов. Закон Мура гласит, что количество транзисторов в схеме будет удваиваться примерно каждые два года, но темпы миниатюризации в последние годы замедлились, поскольку инженеры достигают такой плотности схемы, при которой электронами невозможно надежно управлять. Графеновые схемы могли бы вдохнуть новую жизнь в прогресс, но препятствия остаются.
«Тот факт, что они используют пластины, важен, потому что это действительно масштабируемо», — говорит Дэвид Кэри из Университета Суррея (Великобритания). «Вы можете использовать все технологии, которые полностью подходят всей полупроводниковой промышленности, чтобы масштабировать этот процесс».
Но Кэри скептически относится к тому, что эта разработка означает, что мир скоро перейдет от кремниевых чипов к графеновым, как потому, что новые исследования требуют значительных доработок с точки зрения размера транзисторов, качества и технологий производства, так и потому, что у кремния есть такой задел.
Обсудим?
Смотрите также:
