Журнал «Вокруг Света» №12 за 2010 год

В море возможных приложений графена электроника неизменно упоминается первой. Отчасти это связано с тем, что быстродействие кремниевых полупроводниковых элементов вплотную приблизилось к теоретическому пределу. Структурная единица любой микросхемы — полевой транзистор, поэтому опыты с новыми материалами начинаются именно с воспроизведения этого прибора. Он состоит из двух полупроводников, соединенных между собой каналом, сопротивление которого меняется в зависимости от электрического поля, создаваемого изолированным от канала электродом — затвором.Графеновый транзистор собирается на графеновой ленте, в которой электроны обладают очень высокой подвижностью. Чтобы затвор мог их запереть, эту ленту в центральной части сужают до двух-трех элементарных шестиугольных ячеек. В таком сужении, выполняющем роль канала, описанного выше, проявляются квантовые эффекты, не наблюдающиеся в пленке б'oльших размеров.Благодаря им это сужение обладает способностью менять сопротивление при наложении внешнего электрического поля от затвора. Роль последнего выполняет другая графеновая лента, изолированная от первой. Предельно малые размеры такого транзистора и высокая подвижность электронов в нем теоретически должны обеспечить исключительно высокие частоты запирания и отпирания канала (именно это определяет тактовую частоту микрочипа). Высокая же теплопроводность графена позволяет быстро отводить от такого прибора тепло. Разрабатываются и другие схемы, но все они пока находятся в стадии лабораторных исследований.

От науки к экономике

Один из самых перспективных на сегодня методов — получение графена в виде пленки на поверхности карбида кремния SiC: при нагревании углерод на его поверхности сам образует нужную двумерную структуру, а наличие подложки предохраняет графен от сворачивания в нанотрубку. Этим способом уже удается получать пленки размером до 50 см2. Такие прозрачные электропроводные листы графена могут стать основой для нового поколения экранов. Например, при создании тачскринов самый простой и естественный метод определения координат точки касания — по изменению электропроводности двух соприкасающихся токопроводящих сеток. Однако такие сетки быстро изнашиваются. Использование графена благодаря его необычайной прочности может дать новую жизнь этому методу.