Графен научили копировать полупроводники — Naked Science
7 минут
Редакция

Графен научили копировать полупроводники

Материаловеды из США и Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ) разработали технологию производства полупроводниковых материалов, которая потенциально позволяет снизить стоимость изготовления электронных устройствах с помощью графена.

58f786adf3e74
©Wikipedia

Графен представляет собой плоскость графита — двумерную кристаллическую решетку, образованную атомарным слоем атомов углерода, которая была экспериментально получена в 2004 году. Благодаря структуре графен может обладать уникальными свойствами — механической жесткостью, тепло- и электропроводностью, что делает его перспективной основной электронных устройств повышенной, по сравнению с кремниевыми аналогами, продуктивности. В частности, с появлением материала ассоциировался прорыв в стоимости и производительности коммерческой электроники, однако до сих пор приложения графена остаются ограничены, в том числе из-за сложности его получения и переноса на подложку. Так, на сегодняшний день ученым не удалось создать надежный графеновый транзистор.

 

Одним из основополагающих механизмов в изготовлении полупроводников является эпитаксия — нарастание одного кристаллического материала на поверхности другого. В базовом варианте процесс происходит следующим образом: на бездефектной высокоочищенной пластине-подложке из кремния выращиваются элементы будущей микросхемы. При этом существующие технологии не позволяют впоследствии отделять нарощенный кристалл от подложки, что делает производство последней трудоемким и дорогим. В новой работе сотрудники Массачусетского технологического института (MIT), Университета штата Огайо и Института науки и технологии Масдар описали альтернативный метод получения полупроводника, предусматривающий возможность разделения кристалла и подложки.

 

Схема изготовления дисплея с помощью графена (a) и сравнение его физических характеристик до и после переноса на кремниевую подложку (b) / ©Yunjo Kim et al., Nature, 2017

 

Технология базируется на свойствах графена: толщина в один атомный слой делает его практически «невидимым» для обычных полупроводниковых кристаллов, что обеспечивает эпитаксиальному слою беспрепятственное считывание и копирование структуры подложки. При этом, поскольку графен почти не слипается с кристаллами, нарощенный слой можно отделить. Описанный подход теоретически устраняет ограничение на число вторичных применений подложки и, кроме того, обеспечивает возможность использования в электронике менее дорогих полупроводников, чем кремний. Потенциально это поможет сократить расходы на изготовление полупроводниковых устройств на кремниевой основе и повысит рентабельность альтернативных полупроводников в коммерческом сегменте.

 

К недостаткам существующих технологий авторы также отнесли сравнительно большие толщину и жесткость кремниевых подложек, что ограничивает их применение в перспективных гибких устройствах. В рамках демонстрации исследователи изготовили гибкий LED-дисплей с помощью графена. Для этого графен помещали на подложку из галлия и мышьяка (GaAs), на которой выращивали светодиод в форме логотипа MIT из алюминия, галлия, индия и фосфора (AlGaInP–GaInP). На последнем этапе полученный диод размещали на кремниевой подложке. Затем ученые изготовили аналогичное устройство на подложке GaAs без графена. Сравнение дисплеев показало, что их физические свойства идентичны, при этом графеновый оказался дешевле в производстве.

 

Подробности работы представлены в журнале Nature.

 

Ранее ученые уже показывали возможные способы производства электронных устройств на основе графена. Так, летом 2016 года американские исследователи показали первый генератор из двумерных материалов, а специалисты из Южной Кореи создали с помощью графена гибкое запоминающее устройство. Подробнее о графене и перспективах его разработки читайте в нашем интервью с профессором Университета Неймегена Михаилом Кацнельсоном.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
8 часов назад
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

7 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Анализ сотен записей зевков у разных видов млекопитающих и птиц показал, что оно длится тем дольше, чем крупнее мозг животного и чем больше в нем нейронов.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

8 часов назад
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: