Тонкі смуги графена, спеціальним чином розташовані на підкладці з алмазу і нікелю, можуть стати «будівельними цеглинками» сверхвысокоплотных електронних і пристроїв спинтронных

Вчені з університету Райса (Rice University) і Політехнічного університету Гонконгу провівши ряд розрахунків та комп’ютерне моделювання виявили, що тонкі смуги графена, плівки з вуглецю товщиною в один атом, спеціальним чином розташовані на підкладці з алмазу і нікелю, можуть стати «будівельними цеглинками» сверхвысокоплотных електронних і спинтронных пристроїв. Реалізація такої технології може означати, що щільність упаковки елементів електронних чіпів може бути збільшена до захмарних значень, а розміри цих елементом можуть бути зменшені до розмірів менше одного нанометра.

У вищезазначених моделированиях і розрахунках, проведених фізиком-теоретиком Борисом Якобсоном (Boris Yakobson) з університету Райс та доцентом Фенг Дингом (Feng Ding) з Гонконгу, були використані спеціальні підкладки з монокристалічного алмазу, на поверхню яких в деяких місцях було завдано нікель. На поверхню цих підкладок хімічним шляхом були вбудовані краю найтонших смуг графена. Оскільки область контакту є дуже вузькою, то графенову стрічка повністю зберігає всі свої унікальні фізичні, електричні і магнітні властивості.

Оскільки графен є надзвичайно тонким і міцним матеріалом вчені розрахували теоретичний межа розміщення електронних компонентів на поверхні кристала.

Розрахункове значення склало 100 трильйонів графенових польових транзисторів на один квадратний сантиметр площі кристала.

Такий потенціал, у разі практичної реалізації цієї технології може забезпечити дотримання закону Гордона Мура ще не на одне десятиліття вперед.

Графенову стрічка, шириною близько одного нанометра, є достатньо гнучкою, але тут починають діяти деякі закони фізики, які в даному випадку «стоять» на боці вчених. Перехід від кристалічної решітки алмазної підкладки до графенової стрічці формує в точці переходу сильну молекулярний зв’язок, яка намагається підтримати графен під кутом в 90 градусів до площини підкладки. А для утримання всієї графенової стрічки в строго вертикальному стані потрібно зовсім невеликий електричний потенціал. В точках з’єднання графену і нікелю, графенову стрічка розташовується під кутом в 30 градусів, що дозволяє реалізовувати не тільки пряму вертикальну, але і вигнуту, дугоподібну форму графенової стрічки.

Рис. 1. Графічне пояснення до викладу методики експерименту.

Стоять вертикально графенові стрічки можуть розташовуватися на відстані 0.7 нанометра один від одного, зберігаючи при цьому свої незалежні електронні властивості. Крім алмазу, такі структури з графена можуть бути вирощені на кремнії, двоокису кремнію, оксид алюмінію або карбіду кремнію.

У дослідженнях фігурували два різновиди форми графенових стрічок, зигзагоподібна і аркова форми, звані так з виду формування країв стрічки. Форма графенової стрічки визначає її електричні властивості, у разі арочної форми ця стрічка проявляє яскраво виражені напівпровідникові якості, а ширина забороненої зони напівпровідника безпосередньо залежить від ширини самої стрічки, що може бути використане для виготовлення графенових транзисторів.

Зигзагоподібні наноленты є магнетиками, електрони атомів, що знаходяться на протилежних краях стрічки, обертаються в протилежні сторони і їх обертанням можна керувати за допомогою електричного струму, що робить можливим виготовлення на їх основі спинтронных елементів.

І в обох випадках деякі властивості індивідуальних графенових стрічок можуть бути налаштовані за допомогою їх висоти.

Борис Якобсон вважає, що практична реалізація розробленої ними технології в даний час неймовірно важка і навряд чи можна реалізувати на практиці на сучасному рівні розвитку технологій. Але цю ідею треба розробляти і далі, адже її потенціал і вигода від її реалізації є воістину приголомшливі.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *