Odkryto pierwszy funkcjonalny półprzewodnik grafenowy
Po wielu latach spekulacji i poszukiwań okazuje się, że naukowcy dokonali przełomowego odkrycia i z powodzeniem opracowali chip oparty na "cudownym materiale", jakim jest grafen.
W artykule opublikowanym w Nature, zespół z Georgia Institute of Technology zademonstrował funkcjonalny półprzewodnik grafenowy, który nadaje się do zastosowania w nanoelektronice.
Grafen to materiał wykonany z pojedynczego arkusza atomów węgla – dwuwymiarowy materiał utrzymywany razem przez niezwykle silne wiązania chemiczne. Jego skład sprawia, że jest 200 razy mocniejszy niż stal, a jednocześnie niezwykle elastyczny. Zróżnicowane właściwości grafenu sprawiają, że idealnie nadaje się on do stosowania w urządzeniach elektrycznych i bateriach, ponieważ można go drukować na szkle, tworzywach sztucznych, a nawet na tkaninach.
Najbardziej jednak obiecujący jest jego potencjał jako materiału półprzewodnikowego. Krzem osiąga swój fizyczny limit i wymaga coraz więcej energii, aby precyzyjnie kontrolować ruch prądu elektrycznego. Grafen wymaga natomiast znacznie mniej energii, co zmniejsza potrzebę rozpraszania nadmiaru ciepła.
Dlaczego więc ten przełom trwał tak długo? Główną przeszkodą jest "problem z przerwą pasmową" – właściwość, która pozwala półprzewodnikom włączać się i wyłączać. Grafen nie ma przerwy energetycznej. Zespół z Georgii odkrył jednak, jak wytwarzać grafen na specjalnych chipach z węglika krzemu. Proces ten doprowadził do powstania grafenu epitaksjalnego - pojedynczej warstwy grafenu wyhodowanej na powierzchni kryształu. Naukowcy odkryli, że po związaniu z powierzchnią węglika krzemu, epitaksjalny grafen może wykazywać właściwości półprzewodnikowe.
"Nie wiemy, gdzie to się skończy, ale wiemy, że otwieramy drzwi do poważnej zmiany paradygmatu w elektronice" – powiedział główny autor Walter de Heer z Georgia Institute of Technology w USA w komunikacie prasowym. "Grafen jest kolejnym krokiem. Kto wie, jakie będą kolejne kroki, ale istnieje duża szansa, że grafen może stać się paradygmatem na następne pięćdziesiąt lat".
