Германан для электроники может оказаться лучше графена

Германан (Germanane) – монослой германия – может быть востребован в электронике благодаря своим уникальным свойствам и простоте изготовления.

Исследователи Университета штата Огайо в г. Колумбусе (Columbus) разработали новый метод осаждения германия в виде монослоёв (т. е. слоёв толщиной в один атом), повысив при этом эффективность в 10 раз по сравнению с кремнием и создав более простой способ изготовления по сравнению с материалами следующего поколения, такими как графен (монослой атомов углерода).

«Мы сумели изготовить германиевый аналог графена, т.е. монослои, которые связываются водородом так же, как и у графена, но которые намного проще в изготовлении, – сказал профессор Джошуа Голдбергер (Joshua Goldberger) из Университета Огайо. – В процессе мы преобразуем его из материала с косвенной запрещённой зоной в материал с непосредственной запрещённой зоной, что позволяет применять его и в оптических целях».

Голдбергер утверждает, что впервые синтезированы миллиметрового размера чистые кристаллические решётки германия, связанного водородом (GeH), путём топохимического деинтеркалирования GaGe₂. Голдбергер описывает этот материал как слоистое вещество Ван дер Ваальса, аналогичное связанному графену (СH). Голдбергер назвал свой материал «германан», чтобы указать на сходство с монослойной версией графена, называемой графаном.

Помимо того, что новый материал основан на германии, а не на углероде, как графен, самое существенное их отличие заключается в том, что германан будет легче выращивать с использованием стандартного полупроводникового оборудования, чем графан. Гольдбергер прогнозирует, что новые материалы будут использованы при производстве оптоэлектронных приборов следующего поколения и для усовершенствованных датчиков, поскольку расчёты показывают, что электронная подвижность будет в 5 раз лучше, чем у объёмного германия (в 10 раз выше, чем у кремния) с шириной запрещённой зоны 1,53 эВ, что немножко больше, чем у арсенида галлия.

Исследователи графена уже продемонстрировали, что электронные свойства полупроводниковых монослоёв могут быть значительно лучше, чем у объёмных материалов, при этом были потрачены многочисленные усилия на создание функциональных монослоёв по-разному связанных кристаллических структур. Высокая подвижность носителей заряда достигается за счёт отличного качества ультратонкой топологии, но если связать эти монослои лигандами в целях особого применения, то ультратонкие материалы могут стать также более чувствительными для сенсорного применения, чем объёмные материалы.

Кристаллические монослои германана, связанного водородом (справа), были получены растворением избыточного слоя кальция в соляной кислоте (левый рисунок). Рисунок: Университет шт. Огайо.

Отметим, что исторически именно германий стал первым полупроводником, применяемым в электронике. Это случилось еще в 1947 г. в AT&T Bell Labs. И лишь десятилетия спустя исследователям удалось преодолеть ряд проблем, чтобы стало возможным использование в электронике кремния. Похоже, ситуация с новыми монослойными материалами для электроники может повторить историю.

Источник: EE Times

Оставьте отзывОтмена