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.
Вчера, 16:35
5 минут
Илья Ведмеденко

Российские инженеры приступили к опытно-конструкторским работам в рамках проекта истребителя-перехватчика, получившего обозначение МиГ-41. В будущем самолет должен заменить МиГ-31 и дополнить Су-57 пятого поколения.

11 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

В США прошла презентация концепта скоростного вертолета Defiant-X. Машина выполнена на базе Sikorsky-Boeing SB-1 Defiant, совершившего первый полет в 2019 году.

Вчера, 14:06
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, российских специалистов исключили из экспертной группы, которая обсуждает перспективы создания новой станции на орбите Луны. Ранее стало известно о противоречиях технического характера, возникших между Россией и Западом.

Позавчера, 19:05
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

22 января
52 минуты
Александр Березин

Решение Совета по космосу РАН повременить с созданием сверхтяжелой ракеты для полетов на Луну звучит странно. Куда откладывать лунную ракету, когда в США средство полета туда отправится в космос уже в 2022 году? Если присмотреться к ситуации внимательно, все еще хуже. Starship — не просто ракета для полетов к Луне и Марсу, а технологическое решение, которое навсегда перевернет военно-политический баланс на Земле. Попробуем разобраться, откуда у «Роскосмоса» такое нежелание посылать людей в дальний космос и как прорывной проект Илона Маска может оказаться дорогой к настоящей Звезде Смерти.

22 января
4 минуты
Ольга Иванова

Особенно это касается витаминов D и A, а также холестерина и незаменимых аминокислот. Все эти показатели у детей, которых кормили в соответствии с веганским меню, оказались значительно ниже, чем у малышей, придерживавшихся обычной диеты.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]

Комментарии

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: