РИА Новости: в России ученые МФТИ нашли путь к созданию электроники нового типа

Сотрудники Московского физико-технического института изучали свойства двухслойного графена. Они обнаружили метод создания электронных устройств другого типа - высокоскоростных энергоэффективных переключателей и химических и биологических датчиков. Эти типы устройств невозможны при использовании обычных полупроводников.


Современная полупроводниковая электроника построена на p-n-переходе, который является интерфейсом между различными типами полупроводников. Этот переход действует как энергетический барьер для электронов. Этот переход имеет ступенчатый барьер для электронов. Его основное назначение в электронике заключается в том, что ток может протекать только при одной полярности, которую он принимает.
Было обнаружено, что p-n-переходы также могут проводить ток при квантовом туннелировании, которое представляет собой "утечку" электронов ниже энергетического барьера. Этот эффект возник в 1960-х годах. Эти устройства, называемые туннельными диодами, использовались в маломощных электронных приложениях.

Электроника также нуждалась в повышении скорости реакции. Это возможно только с новыми материалами, которые не сталкиваются с препятствиями. Одним из таких материалов стал двухслойный графен - двумерная модификация углерода, состоящая из двух слоев графена.
Механизм протекания тока в p-n-переходах на основе двухслойного графена оставался загадкой в течение многих лет. На этот вопрос ответили ученые из лаборатории двумерной оптоэлектроники МФТИ и Центра двумерных материалов. Они обнаружили, что в этом материале доминирует тип квантовой туннельной проводимости.
"
Ситуация, которую мы обнаружили, очень обнадеживает для электроники. У нас есть графен с высокой электронной подвижностью, что позволяет создавать быстрые полупроводниковые устройства. У нас также есть туннельный транспорт, который позволяет нам регулировать ток при более низких напряжениях". Энергоэффективность. Такое сочетание энергоэффективности и скорости было невозможно в электронных устройствах на основе обычных полупроводниковых материалов", - заявил Дмитрий Свинцов из лаборатории оптоэлектроники МФТИ.

Авторы утверждают, что этот эффект имеет решающее значение для цифровой электроники, использующей двухслойный графен. Они обнаружили, что туннельный эффект двухслойного графена может "чувствовать" излучение и следовые количества биологических и химических соединений. По сути, это химический сенсор и чувствительный детектор биологических и химических веществ.

Финансовую поддержку этой работе оказали Российский научный фонд и Министерство образования и науки Российской Федерации. Эти результаты были опубликованы международным журналом Nano Letters.

Источник: ria.ru