Интенсивное изучение графена и других двумерных материалов в последнее десятилетие привело к открытию нового полyпроводникового материала, демонстрирующего большой потенциал для использования в электронике последнего поколения.
Новый полупроводник, селенид индия (InSe), как и графен – толщиной всего в несколько атомов. Новейшее исследование, посвященное этому материалу опубликовано в журнале Nature Nanotechnology. Работа выполненa учеными из Университета Манчестера в соавторстве с ученым из Сколтеха и Ноттингенского Университета.
Графен – материал, толщиной в несколько атомов, обладающий ни с чем не сравнимыми электрическими свойствами. При всем своем превосходстве у графена нет запрещенной электрической зоны. Он ведет себя больше как металл, чем как полупроводник, что ограничивает его потенциал для использования в транзисторах.
Новое исследование демонстрирует, что кристаллы InSe могут быть похожими по толщине на графен (всего несколько атомов). InSe демонстрирует электрические характеристики выше, чем у кремния, широко используемого, в современной электронике. Важно, что в отличие от графена, и аналогично кремнию, ультра-тонкий InSe имеет запрещенную электрическую зону, что позволяет легко включать и выключать транзисторы, сделанные на его основе. Это делает возможным использование InSe в супер – быстрых электронных устройствах нового поколения.
Андрей Гейм, один из авторов исследования, Нобелевский лауреат по физике за открытие графена, считает, что новое исследование вносит значительный вклад в будущее электроники: “Судя по всему ультра-тонкий InSe – золотая середина между кремнием и графеном. С кремнием его роднят хорошие свойства полупроводника, а с графеном— тонкость, допускающая миниатюризацию до нанометрового масштаба.”
Для того, чтобы создавать высококачественные устройства из InSe ученым нужно справиться с важной проблемой. Из-за того, что InSe настолько тонкий, он быстро разрушается в атмосфере кислорода. Чтобы избежать этого, устройства изготавливались в атмосфере аргона при помощи новых технологий, разработанных в Национальном Институте Графена. Это позволило создать качественные пленки из InSe толщиной в один атом. Подвижность электронов при комнатной температуре была равна 2,000 cm2/Bc, это значительно больше, чем у кремния. При более низких температурах это значение возрастает в несколько раз.
В данном исследовании были разработаны материалы толщиной в несколько микрометров, что по своему размеру сравнимо с поперечным разрезом человеческого волоса. Исследователи полагают, что благодаря методам, используемым для массового производства пленок графена, InSe тоже скоро получится производить в промышленных масштабах.
Исследования графина и похожих двумерных материалов – наиболее быстро развивающаяся область науки о материалах, связующая между собой науку и технику.
Анастасия Тюрнина, один из авторов исследования, победитель программы Science Drive, организованной Скотехом в 2014 году (по результатам этой программы Анастасия проходит двухлетнюю стажировку в лаборатории Андрея Гейма в Университете Манчестера):” Мы разработали очень многообещающий материал. Помимо того, что он занимает идеальную золотую середину по своим электронным характеристикам, он также демонстрирует стабильный сигнал фотолюминесценции. Работать в команде Андрея Гейма чрезвычайно интересно. Во-первых, интересны сами идеи и проекты, во-вторых, коллектив настолько умелый и работящий, что постоянно приходиться учиться, чтобы не отставать и быть наравне с другими.”
Результаты работы опубликованы в Nature Nanotechnology.
Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81
