Цифровой журнал «Компьютерра» № 59

- На заре электроники не умели получать чистые полупроводниковые кристаллы. Сначала в поисках полупроводниковых веществ исследователи массово изучали материалы, лежащие под рукой. Молибденит действительно является полупроводником, что и было обнаружено давным-давно. На основе природных кристаллов удалось даже изготовить работоспособные приборные структуры, однако сколько-нибудь широкого применения они не нашли. Электронные свойства природных кристаллических минералов весьма отличаются от образца к образцу, так как состав и концентрация примесей сильно варьируются для различных месторождений. Развивать электронику на таких материалах невозможно. Как только в электронике появились германий и кремний, молибденит был основательно забыт, как и многие другие кристаллы с полупроводниковыми свойствами, применявшиеся на заре радиотехники. Точнее, эти материалы были уложены на полку, и все исследовательские ресурсы сконцентрировались на кремнии, германии, арсениде галлия. Однако физики про молибденит не забывали все это время, и как только началась эпоха слоистых углеродных материалов семейства графена, исследователи вполне логично обратились к рассмотрению и других слоистых материалов, которых известны сотни и тысячи. Молибденит среди них вызывает повышенное внимание. То есть в забеге графена и молибденита графену просто повезло стартовать в некоторым временным отрывом, не более.

- Если сравнивать его с кремнием, какие у него есть преимущества?

_{Пластинчатые кристаллы α-MoO (ИФП СО РАН, Новосибирск)}

- Так ставить вопрос вообще неправомерно. Сначала нужно определить преимущества для чего? В качестве иллюстрации можно привести следующий пример. Сейчас в любом домашнем компьютере вы найдете кучу микросхем на основе кремния. Молибденита там нет и в помине, тут он кремнию очевидно не конкурент. Любой микроэлектронный материал описывается целой совокупностью физико-химических параметров и сравнивать различные полупроводниковые кристаллы между собой можно лишь при точной привязке к конкретному электронному прибору. Далее, при переходе к практическому применению, решающую роль играют такие факторы, как совокупность известных для избранного материала технологий и стыкуемость с другими материалами в составе микроэлектронных схем. Экономические ограничения также весьма немаловажны. Приведу общеизвестный пример. Быстродействие электронной схемы во многом определяется скоростью движения носителей заряда по кристаллической решетке. Физики называют это подвижностью носителей (электронов или дырок). Так вот в германии она значительно выше, чем в кремнии, соответственно, при прочих равных условиях компьютер на германиевых микросхемах будет работать в разы быстрее. Однако этого не будет никогда по очень простой причине — германия на Земле очень мало и экономически невыгодно создавать германиевую микроэлектронику. А кремния много — наша планета просто из него сделана. Во многом именно этот фактор в свое время определил выбор в пользу кремния.

Вернемся к молибдениту. Определенный ответ на ваш вопрос дать невозможно, так как свойства кремния и молибденита слишком различны. Кристаллическая решетка кремния относится к каркасному типу, и он принципиально не может обладать рядом свойств, которые типичны для слоистых материалов. С другой стороны, кремний механически жесткий, и из него делается (и будет делаться в обозримом будущем) основа современных микросхем — подложки. Молибденит с точки зрения механических свойств больше похож на плотную пачку бумажных листов и совершенно непригоден для использования в качестве несущих конструкций. Про более тонкое сравнение электронных и оптических свойств кремния и молибденита можно говорить бесконечно. Вывод: наноэлектроника молибденита или графена будет очень отличаться от микроэлектроники кремния, а принципиальная разница в материалах всегда порождает принципиально разные приборные решения.

- Изменилось ли что-то в технологии получения графена с тех пор, как А. Гейму и К. Новоселову дали Нобелевскую премию за исследование его свойств?