Ученые создали двухмерный германий для замены кремния

Ученые создали двухмерный германий для замены кремния

Исследователи из Университета штата Огайо разработали методику для создания листов германия толщиной в один слой атомов для возможного использования в электронике. Германий был первым материалом, на основе которого были созданы первые примитивные транзисторы более 60 лет назад. Теперь, согласно новому исследованию, после его модификации он может дать новый путь развития электроники будущего.

Полученный материал по структуре аналогичен графену, широко разрекламированному двумерному материалу, состоящему из одного слоя атомов углерода. Как известно, графен продемонстрировал уникальные свойства по сравнению с графитом, его более распространенным многослойным «коллегой». Хотя графен пока еще не используется в коммерческих целях, но эксперты полагают, что в один прекрасный день на его основе появятся более быстрые компьютерные чипы, и даже сверхпроводящие материалы, по крайней мере, многие лаборатории мира работают сейчас над этим.

Джошуа Гольдбергер (Joshua Goldberger), ассистент профессора химии в штате Огайо, решил взять другое направление и сосредоточиться на более традиционном материале.
«Большинство людей думают о графене как о материале будущей электроники, — сказал Гольдбергер. — Но кремний и германий еще в настоящее время не уступили своих позиций в электронной промышленности. И мы искали такие уникальные формы кремния и германия с такими полезными свойствами, чтобы получить преимущество нового материала, с использованием существующих технологий, но с меньшими затратами».

В природе, германий образует многослойные кристаллы, в которых каждый атомный слой соединен друг с другом, а одноатомные слои, как правило, нестабильны. Чтобы обойти эту проблему, команда Гольдбергера создали многослойные кристаллы германия с атомами кальция между слоями. Затем они растворили кальций водой и соединили оставшиеся свободные химические связи с водородом. В результате они смогли снимать отдельные слои «germanane».

«Бронированный» атомами водорода «germanane» оказался еще химически устойчивее, чем традиционный кремний, он не окисляется на воздухе и в воде, в противоположность кремнию, что облегчает работу с ним с использованием обычных технологий производства микросхем.

Основной особенностью, которая делает «germanane» привлекательным для оптоэлектроники, это то, что он имеет, как говорят ученые, «прямую запрещенную зону», что означает, что свет легко поглощается или испускается. Такие материалы, как обычный кремний и германий имеют «косвенные запрещенные зоны», что означает, что поглощение и испускание света происходит с большим трудом.

«Когда вы пытаетесь использовать материал с непрямой запрещенной зоной для создания солнечного элемента, то вы должны сделать этот элемент достаточно толстым, если вы хотите получить достаточно энергии, то есть чтобы прохождение света через него дало максимальную эффективность. Материал же с прямой запрещенной зоной может осуществить ту же работу, даже если он в100 раз тоньше, чем материал с косвенной запрещенной зоной», – сказал Гольдбергер.

По расчетам исследователей, электроны могут двигаться через «germanane» в десять раз быстрее, чем через кремний, и в пять раз быстрее, чем через традиционный германий. Измеряемая скорость электронов называется «подвижностью» электронов. Благодаря тому, что «germanane» обладает высокой подвижностью электронов, он может, таким образом, нести повышенную нагрузку и применяться в будущих мощных компьютерных чипах.

Источник: itword.org

Похожие новости:
Кремний и вода дадут водород в 150 раз быстрее
Сверхмаленькие частицы кремния, вступая в реакцию с водой, практически мгновенно производят водород. Таковы результаты исследования, проведенного учеными из университета Буффало. В ходе серии экспериментов ученые создали сферические кремниевые частицы около 10 нанометров в диаметре. Объединенные с водой, ..
2013-01-26 2716 0 Технология
0
В США создали сверхлегкий и прочный композиционный материал
Физики из США создали металлический композитный материал, который обладает высокой прочностью и малой массой. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature, а кратко об этом сообщается на сайте Gizmodo.Композит создан из сплава магния и цинка. В него в жидком состоянии ..
2015-12-25 2921 0 Технология
0
Из германия с участием физиков Германии создан германен
Испанские, французские и немецкие физики создали из германия графеноподобный материал — германен (английское «germanene»). Для его получения использовалось более дешевое, чем платина, золото. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале New Journal of Physics. Специалисты использовали золотую подложку, на которой осаждали ..
2014-09-10 1416 0 Технология
0
Установлен новый рекорд квантовых вычислений
Ученые из Австралии и Японии, используя новую физическую реализацию кубита, установили новый рекорд квантовых вычислений. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Nanotechnology. Специалисты создали особую физическую реализацию кубита — квантового обобщения классического бита. ..
2014-10-15 1612 0 Технология
0
Микроскладки сделают солнечные батареи тоньше
Инженеры показали, что толщину слоя аморфного кремния в фотоэлементах можно уменьшить, если разместить его в складках диэлектрика. Работа опубликована в журнале Nano Letters, ее краткое содержание можно прочитать на сайте Университета Северной Каролины. Ученые установили, что слой аморфного кремния ..
2012-06-26 1528 0 Технология
1
Медь помогла нанофотонике преодолеть дифракционный предел
Ученые из МФТИ впервые создали нанофотонные компоненты на основе меди, которые могут эффективно преобразовать свет в поверхностные электромагнитные волны. Это позволит обойти дифракционный предел, который накладывает ограничения на создание нанофотонных микросхем. Результаты исследования опубликованы в журнале ..
2016-02-19 1447 0 Технология
1
Корейцы представили дешевый способ выращивания графеновых пластин
Институт передовых технологий компании Samsung (SAIT) совместно с учеными университета Сонгюнгван разработали простой и дешевый способ получения графеновых пластин больших площадей, сообщает Phys.org. Ожидается, что он может привести к всплеску использования графеновых волокон в электронной промышленности, ..
2014-04-10 2360 0 Технология
0
Нанокомпозиты увеличат емкость батарей в 10 раз
Команда ученых во главе со специалистами из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории обнаружила новый тип кремний-углеродных нанокомпозитов, из которых можно изготовить электроды, повышающие емкость современных аккумуляторов в 10 раз. Новый электрод позволяет минимум в 5 раз увеличить электрическую мощность батарей и создавать более ..
2012-03-23 2904 0 Технология
3
Наночастицы победили бактерии за считаные секунды
Ученые создали наночастицы, которые при инфракрасном свете смогли справиться с бактериями за несколько секунд. Результаты исследования опубликованы в журнале Optical Materials Express.В своей работе ученые использовали явление, называемое плазмонным резонансом — особые электронные колебания на поверхности ..
2016-03-21 1648 0 Технология
1
В графене создали запрещенную зону
Ученые создали в графене запрещенную зону, поместив его на изгибы подложки из карбида кремния. Работа опубликована в журнале Nature Physics, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Технологического института Джорджии. В качестве подложки ученые использовали карбид углерода, в котором создавались ..
2012-11-20 1715 0 Технология
0
Новый способ повысит эффективность солнечных батарей
Исследователи из института телекоммуникаций Фраунгофера разработали систему, которая позволяет солнечным элементам эффективно собирать энергию от инфракрасного спектра. Новая технология,которая обещает хорошую работоспособность с коммерческими солнечными батареями существующими сейчас в продаже и в будущем имеет потенциал стать ..
2012-10-13 2357 0 Технология
0
Ученые создали самые прочные стеклянные нановолокна
Исследователи из Оптоэлектронного Исследовательского Центра ORC (Optoelectronics Research Centre) Университета города Саутгемптон (Southampton), расположенного в Англии, являются пионерами в области сверхпрочных нитей из диоксида кремния. Диоксид кремния, или кварц, является одним из наиболее распространенных материалов на Земле. Исторически, кремниевые ..
2013-01-12 2525 0 Технология
0
Создан полностью углеродный фотоэлемент
Инженеры Стенфордского университета создали первый в мире фотоэлемент, полностью состоящий из различных соединений углерода. Работа ученых опубликована в журнале ACS Nano, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета. За поглощение света в устройстве отвечают углеродные нанотрубки и фуллерены ..
2012-11-1 1974 0 Технология
0
Ученые создали портативное устройство для выявления РНК
Специалисты японского института передовых исследований RIKEN создали портативное устройство на основе микрочипа, не требующего внешнего источника энергии. Прибор способен обнаруживать наличие микроРНК в образцах чрезвычайно малых объемов всего за 20 минут. Таким образом, устройство станет ..
2012-11-12 1230 0 Технология
0
Ученые создали новый вид полимера
Ученые из американского университета Duke University создали необычный полимер, который практически невозможно разрушить. Исследования ученых показали, что созданный ими полимер способен восстанавливаться при разрушении и износе. Сам полимер, при воздействии на него, просто меняет свою структуру и физические свойства. ..
2013-08-6 2731 0 Технология
-1