21.04.2017
Редакция Naked Science

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, 14:15
Ольга Иванова

Ученые разработали анкету, которая поможет определить степень психопатии у домашних кошек. Тест можно пройти онлайн.

Вчера, 17:22
Василий Парфенов

Во время работы над проектом по изучению практических применений эффекта Казимира, которую ведут по заказу агентства DARPA, известного инженера Гарольда Уайта посетило озарение. Наблюдая за исследуемыми моделями, он обнаружил в них сходство с геометрией пузыря Алькубьерре — гипотетического метода сверхсветового движения за счет искривления пространства-времени. Так у Уайта родилась идея потенциально революционного эксперимента, в процессе которого может получиться прототип настоящего варп-двигателя.

Вчера, 13:55
Алиса Гаджиева

На окраине Еревана археологи изучают развалины последней крепости древнего государства.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Вчера, 14:15
Ольга Иванова

Ученые разработали анкету, которая поможет определить степень психопатии у домашних кошек. Тест можно пройти онлайн.

5 декабря
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: