Вчені подолали обмеження графену і використовували цей матеріал як робочий напівпровідник на терагерцових частотах.
Вчені створили перший у світі робочий напівпровідник на основі епітаксійного графену. Він відрізняється особливою кристалічною структурою вуглецю та забезпечує більшу рухливість, ніж кремній. Електрони рухаються там із меншим опором.
Транзистори, виготовлені на основі епітаксійного графену, можуть працювати на терагерцових частотах. Це у 10 разів швидше, ніж у кремнієвих транзисторів, що використовуються у сучасних чіпах. Результати дослідження опубліковано у журналі Nature.
Напівпровідники мають властивості як провідників, так і ізоляторів. У правильному температурному діапазоні електрони рухаються через напівпровідниковий матеріал, але при додачі певної кількості енергії.
Майже у кожному чіпі використовується напівпровідник, виготовлений із кремнію, але матеріал досягає своїх меж і прогрес уповільнюється.
Графен, на відміну від кремнію, складається з одного шару атомів вуглецю, щільно пов’язаних в гексагональну решітку. Він найкращий провідник, ніж кремній. А це означає, що електрони рухаються через матеріал із меншим опором.
Незважаючи на сприятливі властивості, графен ніколи не використовували в електроніці через відсутність «забороненої зони» — мінімальної кількості енергії, необхідної для переміщення електронів при додатку до них електричного поля. Саме ця зона дозволяє транзисторам вмикатися та вимикатися.
За словами вчених, щоб функціонувати як робочий транзистор, із графеном необхідно якимось чином поводитися, але в минулому це погіршувало його властивості.
Але дослідники вирішили цю проблему, сплавивши графен з карбідом кремнію за допомогою спеціальних печей та спеціального процесу нагрівання та охолодження. Поміщаючи в графен атоми, які «віддають» електрони системі в процесі легування, вони створили функціональний графеновий напівпровідник із «забороненою зоною».
Це не тільки перший напівпровідник, що працює на основі графену, його також можна інтегрувати в чинні виробничі процеси. Перехід від виготовлення кремнієвих пластин до пластин з карбіду кремнію, що використовуються в епітаксійному графені, цілком можливий«, впевнені експерти.