Графен научили копировать полупроводники — Naked Science
21.04.2017
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, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Вчера, 11:54
Александр Березин

Среди полностью привитых препаратом от центра «Вектор» процент заболевших Covid-19 слабо отличим от процента заболевших среди тех, кто не прошел вакцинацию. В то же время среди привитых другими вакцинами этот показатель в несколько раз ниже, чем среди непривитых.

7 часов назад
Ольга Иванова

26-летняя девушка из Португалии обнаружила, что после родов у нее началась лактация из подмышечной впадины. Врачи заявили, что это редкий случай полимастии.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

29 июля
Сергей Васильев

В Канаде обнаружили окаменелости, поразительно похожие на скелет морских губок и при этом на миллионы лет старше Кембрийского взрыва, когда появились современные типы животных.

Вчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: