Силицен конкурент графену

1.

Силицен конкурент графену?

2.

Графен, представляющий собой один слой атомов углерода, обладает
уникальными свойствами, делающими его практически идеальным для
использования в электронных устройствах. В частности, графен отличается
исключительно высокой подвижностью электронов, то есть хорошо проводит
электричество, а также тепло.
Графен можно использовать для изготовления чувствительных сенсоров и
электродов, но самой важной областью его будущего практического
применения считается наноэлектроника. При этом современная
микроэлектроника основана на кремниевых, а не на углеродных компонентах.
Неудивительно, что появление графена стимулировало работы по синтезу
подобного ему атомарного слоя кремния.

3.

Силицен
Силицен
—
двумерное
аллотропное
соединение кремния, подобное графену. В
отличие от своего «углеродного» аналога,
силицен не существует в природе.
Во многом силицен схож по свойствам и
структуре с графеном, но у него есть
неоспоримое преимущество перед ϲʙᴏим
собратом — полная совместимость с уже
существующей сегодня электроникой, в
основе которой находится кремний. А значит,
исследования займут меньше времени, и
производство
силиценовых
электронных
устройств обойдется дешевле. При ϶ᴛᴏм плюсы
всё те же, что и у графена, — повышение
производительности вычислений при меньших
теплопотерях.

4.

Свойства силицена
Многие ϲʙᴏйства силицена схожи с графеновыми. К примеру, он обладает
отличной проводимостью, позволяя электронам почти беспрепятственно
перемещаться.
Основное отличие от графена заключается в большей химической стабильности
силиценовых полосок по сравнению с графеновыми, а также в большей
структурной гибкости. В частности, речь идет о сильной химической активности
атомов углерода, находящихся на краях графеновых полосок, в то время как
силиценовые края подвержены такому явлению в значительно меньшей
степени.
Силицен превосходит графен и по структурной гибкости. Графен может
существовать только в одной форме — с атомами, особым образом уложенными
в плоскую решетку. Структура силицена более гибкая — на атомном уровне они
могут выпирать на плоскости. Незначительное изменение атомной структуры
силицена приведет к проявлению новых электрических ϲʙᴏйств, увеличивая
спектр его применения.

5.

В 2015 году впервые продемонстрирована
технология создания транзистора на
основе силицена.
Для создания рабочего устройства
исследователи механически расслаивали
ультратонкий «сендвич», состоящий из
пласта силицена между слоями оксида
алюминия, от подложки и размещали его
на окисленной кремниевой платформе.
Полученная таким образом структура
функционирует, как полевой транзистор,
используя сильно легированную подложку
из кремния в качестве затвора. Электроды
стока и истока формируются при помощи
выборочного травления слоя серебра.

6.

Хотя созданный таким образом транзистор стабилен всего лишь в течение
нескольких минут, этого времени может вполне хватить для экспериментального
изучения предсказанных для силицена экзотических физических свойств. В
частности, предполагается, что можно обеспечить «настройку» материала,
варьируя его характеристики в диапазоне между полупроводниковыми и
сверхпроводниковыми, а также формируя различные топологические состояния.
Также ученые ожидают, что манипуляции с силиценом позволят открыть в нем
широкую запрещенную зону, что даст возможность использовать материал в
производстве цифровых микросхем и полупроводниковой промышленности. Как
известно, материал с широкой запрещенной зоной имеет важное значение для
электроники, поскольку позволяет формировать транзисторы, которые могут
включаться и выключаться, а также выполнять логические операции. Хотя графен
имеет самую высокую проводимость среди известных материалов, ему не хватает
одного важнейшего физического свойства – возможности задавать ширину
запрещенной зоны.

7.

Силицен конкурент графену?
Исследователи считают, что пока еще рано говорить о том,
насколько «хороши» будут электропроводящие свойства
силицена и сможет ли он в этом смысле составить
конкуренцию графену: «Мы находимся лишь на самых
первых шагах изучения этого вещества. В конце концов,
существуют и другие — например, сложенный из германия
германицен».