Ведущие ученые из Института Технологий Джорджии в Атланте анонсировали создание первой в мире полнофункциональной полупроводниковой микросхемы на основе графена. Исследование, выполненное под руководством профессора физики Вальта де Хеера, было опубликовано в журнале Nature 3 января. Результаты эксперимента стали настоящим прорывом в области электроники, обещая ускорить традиционные компьютеры и разработку нового материала для квантовых вычислений.
Новый материал, получивший название полупроводящий эпитаксиальный графен (SEC), обладает повышенной подвижностью электронов по сравнению с традиционным кремнием, что позволяет электронам передвигаться со значительно меньшим сопротивлением. Это приводит к созданию транзисторов, способных работать на терагерцовых частотах, что в 10 раз быстрее существующих кремниевых транзисторов.
Де Хеер описывает метод производства SEC как модифицированный вариант известной более 50 лет простой технологии.
"При нагревании карбида кремния до температуры свыше 1000 °C кремний испаряется с поверхности, оставляя богатую углеродом поверхность, которая затем превращается в графен".
Графен, однослойный лист атомов углерода, выступает как лучший проводник, чем кремний, облегчая движение электронов. Однако предыдущие попытки интеграции графена в электронику сталкивались с проблемами из-за отсутствия запрещенной зоны, необходимой для включения и выключения транзисторов. Работа де Хеера показала, что с помощью химического связывания атомов с графеном можно создать материал с необходимой запрещенной зоной.
Исследователи отмечают, что графеновые полупроводники могут сыграть ключевую роль в квантовых вычислениях, так как при низких температурах электроны в графене проявляют квантово-механические волновые свойства. Де Хеер подчеркивает: "Один из основных аспектов графеновой электроники заключается в том, что мы можем использовать квантово-механические волновые свойства электронов, которые недоступны в кремниевой электронике".
Однако команда ученых признает, что необходимы дальнейшие исследования для определения, сможет ли графеновый полупроводник превзойти существующие технологии сверхпроводимости в передовых квантовых компьютерах.
Де Хеер сравнивает эту работу с первым 100-метровым полетом братьев Райт, указывая на то, что развитие этой технологии будет зависеть от объема проводимых исследований.