Компьютерра, 2008 № 21 (737) | страница 11
В Уотсоновском исследовательском центре (Watson Research Center) корпорации IBM впервые удалось наблюдать скачки электрической проводимости в тонкой нанополоске графена. Этот полезный квантовый эффект, в принципе, позволяет изготовить из графена быстрые и эффективные транзисторы, мультибитные логические вентили и другие устройства, идеально подходящие для цифровых технологий будущего.
Очень популярный в последнее время графен — похожий на соты слой углерода толщиной в один атом — является полупроводником и в то же время прекрасным проводником с аномально высокой подвижностью электронов. Графен хорошо проводит ток благодаря тому, что у него нет энергетической щели между зоной валентных электронов и зоной электронов проводимости, что позволяет им легко путешествовать туда и обратно. Но такие зазоры можно создать, как-то ограничив движение электронов в пространстве, чтобы квантовые эффекты привели к дискретности энергетических уровней.
Эта идея не нова, и квантование проводимости уже наблюдали у различных полупроводниковых нановолокон и углеродных нанотрубок. Теперь дошла очередь и до графена.
Для экспериментов ученые изготавливали полоски графена длиной от 0,8 до 1,7 мкм с помощью электроннолучевой литографии на изолирующей подложке из диоксида кремния. Концы полосок шириной 30 нм крепили к палладиевым электродам. К полоскам прикладывали напряжение ±20 В и измеряли силу тока. После охлаждения устройства до 80 градусов выше абсолютного нуля начинали проявляться квантовые эффекты, и ученые наблюдали скачкообразное изменение проводимости.
Дело в том, что в полосках графена электроны движутся практически в одном измерении. В результате возникает несколько энергетических уровней, на которых помещается лишь ограниченное число электронов. Поэтому ток, текущий через полоску, возрастает скачком, если напряжение на электродах достигает величины, поз воляющей электронам преодолеть следующий энергетический барьер.
Результаты экспериментов прекрасно совпали с теорией, но осталось еще много неясных моментов. Сейчас ученые изучают роль дефектов на краях графеновых полосок. Но главная цель получение еще более узких полос, чтобы квантование проводимости наблюдалось и при комнатной температуре. Если это удастся, в графеновых чипах будущего с помощью нескольких дискретных значений тока через одну такую полоску можно будет кодировать сразу несколько бит вместо единственного (ток течет или не течет), как в типичных электронных устройствах наших дней. ГА
