«Двумерный наносендвич» превратил графен в полупроводник

В настоящее время применение графена — атомарного слоя углерода — как основы транзисторов, альтернативной кремнию, ограничено в связи с его неспособностью играть роль полупроводника, в частности обеспечивать операции «включения-выключения» электронных компонентов. Для устранения недостатка ученые покрыли графен слоем дисульфида тантала (TaS?). Изменение атомной структуры TaS? с помощью индуцированного напряжения позволило соединению выполнять функцию выключателя при комнатной температуре.

«Существует много материалов с волнами зарядовой плотности, имеющих любопытные способности к переключению. Тем не менее, потенциал большинства из них раскрывается лишь при очень низких температурах. Политип TaS?, который мы использовали, демонстрирует резкие колебания сопротивления при температуре выше комнатной. Это его уникальность», — пояснил профессор Александр Баландин.

Для повышения экологичности ГУН и предотвращения окисления (TaS? образован из соли металла и сероводородной кислоты) исследователи нанесли третий атомный слой из гексагонального нитрида бора. Графен при этом решал задачу перестраиваемого нагрузочного резистора, усилившего контроль над электрическим напряжением. Таким образом команде удалось сконструировать первый генератор из двумерных материалов, управляемый напряжением устройства при комнатной температуре.

По словам Баландина, созданный ГУН работает на мегагерц-частотах, характерных для радиосвязи, и задействует высокоскоростные физические процессы, что позволяет расширить его диапазон до терагерц-частот. Технология может найти применение в производстве элементов для нужд альтернативной энергетики, в том числе радио-часов, компьютеров, носимых устройств.