Na výrobu tranzistorov sa používajú materiály zvané polovodi?e, ktoré za istých podmienok dokážu meni? svoje vlastnosti z izolantov na vodi?e a naopak. Pri správnej teplote a dodaní istého množstva energie umož?ujú vedenie elektrónov.
Vä?šina dnešných elektronických ?ipov využíva tranzistory vyrobené z kremíka, no tento materiál sa dostáva na hranicu svojich možností, uvádza Walt de Heer z Georgijského inštitútu technológie, hlavný autor štúdie zverejnenej minulý týžde? v ?asopise Nature. Limity, na ktoré kremík naráža, je maximálna rýchlos? prepínania medzi zapnutým (vodivým) a vypnutým (nevodivým) stavom tranzistoru, množstvo tepla vznikajúce elektrickým odporom a najmenšia možná ve?kos? tranzistorov.
Vedci na tvorbu nového materiálu použili tzv. epitaxiálny grafén. Tento typ grafénu má atómy uhlíka usporiadané do šes?uholníkovej mriežky, jediná vrstva atómov uhlíka sa potom chemicky spojí s atómami karbidu kremíka a spolo?ne vytvoria materiál s desa?násobne vyššou mobilitou elektrónov ako ?istý kremík. Vyššia mobilita elektrónov znamená, že materiál pri vedení elektrického prúdu kladie elektrónom menší odpor, ?o znamená menšie zahrievanie sa materiálu, a tým aj menšie straty energie. Takýto materiál je preto schopný fungova? pri vyšších, rádovo teraherzových frekvenciách, ktoré desa?násobne prevyšujú v sú?asnosti používané tranzistory vyrábané z kremíka, dodáva štúdia.
Grafén však napriek svojim výhodným vlastnostiam v minulosti nikdy nebol využitý ako polovodi?. Nemá totiž žiadne tzv. zakázané pásmo – ?o je energetický rozdiel medzi valen?ným a vodivostným pásmom tuhej látky, inými slovami to predstavuje minimálne množstvo energie potrebné na to, aby sa z izolantu stal vodi?. Práve zakázané pásmo umož?uje, že sa tranzistor zapína a vypína a striedavo vedie a nevedie prúd. Grafén preto bolo potrebné upravi?, aby zakázané pásmo získal. V minulosti však tieto úpravy zhoršovali jeho ostatné vlastnosti.
Vedcom sa zhoršovaniu vlastností podarilo zabráni? pomocou špeciálnych pecí a cyklov zohrievania a ochladzovania pri tepelnom spracovaní materiálu. Atómy uhlíka po spojení s kremíkom „dotujú“ systém elektrónmi a spolo?ne vytvárajú polovodi? so zakázaným pásmom.
Prechod z výroby ?isto kremíkových polovodi?ov na kremíkovo-grafénové polovodi?e je pod?a de Heera pomerne ?ahko uskuto?nite?ný a otvára dvere k výrobe kvantových po?íta?ov.
„Elektróny v graféne majú, podobne ako svetlo, vlastnosti podobné vlnám z kvantovej mechaniky, ktoré možno využi? najmä pri extrémne nízkych teplotách,“ uvádza de Heer. Schopnos? materiálov vies? elektrinu a klás? pritom prechodu elektrónov nemerate?ne malý odpor sa nazýva supravodivos?. Nevýhodou však je, že na vytvorenie supravodivosti sú v sú?asnosti potrebné extrémne podmienky s teplotou blížiacou sa absolútnej nule.
De Heer dodáva, že grafénové polovodi?e ešte len musia dokáza?, že sú skuto?ne lepšie ako supravodivos? aktuálne využívaná v najpokro?ilejších kvantových po?íta?och. A práve to chcú vedci zisti? v rámci ?alšieho výskumu.
Zdroj feed teraz.sk
