Учёные обнаружили запретную зону материи графена

Учёные обнаружили запретную зону материи графена

Учёными Колумбийского университета разработана техника манипулирования электропроводностью графена путём компрессии. Благодаря новой технологии, уникальный материал претендует на роль функционального полупроводника современных электронных устройств. Графен — лучший электрический проводник из всех существующих на Земле. Но проблема материала заключается в чрезмерно свободной проводке электричества. И вот теперь учёные нашли способ эффективного регулирования проводимости.

Реализация технологически значимого запрета

Технология определяет путь к реализации технологически значимой «запретной зоны» для графена, не оказывая негативного влияния на качество функциональности проводника. Кроме того, технологию допустимо применить к другим интересным комбинациям 2D-материалов.

При помощи новой методики можно, например, получать такие явления, как магнетизм, сверхпроводимость и другие.

Необычные электронные свойства графена — двумерного (2D) материала, состоящего из шестиугольных атомов углерода, находятся под пристальным вниманием физиков с момента открытия материала (более десятка лет).

Графен характеризуется превосходным проводником электричества. Уникальное построение атомов углерода позволяет электронам легко перемещаться с чрезвычайно высокой скоростью. При этом вероятность рассеяния сводится к нулю, что сопровождается экономией драгоценной энергии.

Поэтому одна из главных целей исследований графена учёными заключалась в том, чтобы найти способ сохранить все хорошие качества и создать так называемую «запретную зону» электрических переключений.

Прошлые усилия, направленные на модификацию графена в плане создания «запретной зоны» не увенчались успехом. По причине модификации были нарушены положительные свойства графена, что сделало этот материал гораздо менее полезным для применения.

Результаты дальнейших экспериментов

Однако в ходе дальнейших исследований удалось выявить одну особенность. Когда графен зажат между слоями нитрида бора чрез атомарно-тонкий электрический изолятор, нитрид бора модифицирует электронную структуру графена.

В результате создаётся та самая «запретная зона», которая изменяет формат материала от проводника на полупроводник. То есть графен получает свойства, позволяющие выступать этому материалу электрическим проводником либо изолятором.

Однако ширина полосы, созданная только одним лишь расслоением, недостаточно велика. Малый диапазон ограничивает пользу при работе электронных транзисторных устройств в условиях комнатной температуры.

Стремясь увеличить ширину «запретной зоны», учёные сжали слои структуры нитрид бора/графена и обнаружили, что приложенное давление существенно способствовало их стремлениям. Поток электроэнергии через сжатый графен эффективно блокировался.

Так удалось получить принципиально лучшее понимание о существовании «запретной зоны» материала, и о том, как можно настроить эту зону с учётом ориентации на будущие разработки.

Пока что транзисторы распространены повсеместно в схемах современных электронных устройств. Но если удастся разработать способ использования графена в качестве основы электронного транзистора, материалу найдётся широкое применение.


По материалам: Columbia University


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *