Сегодня 29 февраля 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → графен
Быстрый переход

Ученые создали первый функциональный полупроводник из графена — у него есть потенциал заменить кремний

Учёные из Технологического института Джорджии утверждают, что создали «первый в мире функциональный полупроводник, изготовленный из графена». Созданный ими эпитаксиальный графен совместим с традиционными методами производства микроэлектроники, благодаря чему он может считаться реальной альтернативой кремнию.

 Источник изображений: Georgia Tech

Источник изображений: Georgia Tech

Технологические эксперты постоянно указывают на необходимость сохранения возможности использования закона Мура в вопросе производства электроники. Однако одна из ключевых проблем, с которой сталкиваются те, кто двигают индустрию производства полупроводников вперёд, заключается в том, что физические свойства кремния приближаются к своим пределам. С другой стороны, графен с момента его открытия в 2004 году постоянно рекламируется как чудо-материал, призванный решить все проблемы, связанные с производством полупроводников в будущем. Тем не менее, попытки его использования пока не способствовали какому-либо значительному или широко распространённому технологическому прорыву. Однако исследователи из Технологического института Джорджии, похоже, действительно совершили значительный шаг вперёд в этом вопросе, объединив очищенный эпитаксиальный графен с карбидом кремния в составе полупроводника.

Исследование ведёт группа учёных из США и Китая под руководством профессора физики из Технологического института Джорджии Уолтера де Хира (Walter de Heer). Де Хир работает над технологиями 2D-графена с начала 2000-х годов.

«Нас мотивировала надежда внедрить три особых свойства графена в электронику. Это чрезвычайно прочный материал, который может выдерживать очень большие токи, при этом не нагреваясь и не разрушаясь», — комментирует учёный.

Однако несмотря на эти три свойства ключевая полупроводниковая характеристика в материалах на основе графена до сих пор отсутствовала. «Давняя проблема в графеновой электроники заключается в том, что графен не имеет правильной запрещенной зоны и не может включаться и выключаться, то есть переходить из одного состояния в другое, с правильным соотношением», — отмечает специалист по наночастицам и наносистемам доктор Лэй Ма (Lei Ma), коллега де Хира из международного цента Тяньцзиньского университета, который также является соавтором работы «Сверхвысокомобильный полупроводниковый эпитаксиальный графен на карбиде кремния», опубликованной в журнале Nature.

Исследователи поясняют, что они нашли способ выращивать графен на пластинах карбида кремния с использованием специальных печей, получив в итоге эпитаксиальный графен, объединённый с карбидом кремния. Согласно официальному блогу Технологического института Джорджии, на совершенствование этого материала ушло десятилетие. Его нынешние испытания показывают, что полупроводниковый материал на основе графена демонстрирует в десять раз большую подвижность электронов, чем кремний.

«Иными словами, электроны в материале движутся с очень низким сопротивлением, что в электронике приводит к более быстрым вычислениям», — поясняется в пресс-релизе института.

Де Хир объясняет привлекательные свойства электроники на основе графена более простыми словами: «Это всё равно, что ехать по автостраде, а не по гравийной дороге. Он [материал на основе графена] более эффективен, не так сильно нагревается и позволяет электронам развивать более высокую скорость».

По словам учёных, их эпитаксиальный графен, объединённый с карбидом кремния, намного превосходит любые другие 2D-полупроводники, находящиеся в разработке. Профессор де Хир охарактеризовал прорыв его группы исследователей в области полупроводниковых материалов как «момент братьев Райт», а также подчеркнул совместимость материала с квантово-механическими волновыми свойствами электронов. Другими словами, он может сыграть важную роль в будущих достижениях в области квантовых вычислений.

Учёные создали синаптический транзистор для имитации работы головного мозга человека

Не секрет, что головной мозг работает не так, как электронные цепи компьютера. У них разная архитектура, сблизить которую мечтает не одно поколение учёных. Мозг хранит и обрабатывает данные в одном месте, тогда как компьютер постоянно пересылает их между процессором и банками памяти. Главная проблема в отсутствии подходящей ячейки памяти, которая одновременно играла бы роль транзистора, с чем обещают помочь учёные из США.

 Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Команда учёных из Северо-Западного университета (Northwestern University), Бостонского колледжа (Boston College) и Массачусетского технологического института (MIT) сообщила, что они создали и испытали так называемый синаптический транзистор, который оказался способен работать в составе нейронных сетей с ассоциативным обучением. Главным преимуществом разработки учёные считают способность транзистора работать при комнатной температуре с предельно маленьким потреблением 20 пВт (пиковатт).

В живой нервной ткани синапс представляет собой зазор между окончанием одного нейрона и началом другого (если речь идёт о головном или спинном мозге). В этом зазоре происходят биохимические реакции, которые отвечают за передачу нервного импульса дальше или за его блокировку. Представленный учёными транзистор выполняет сходную функцию, но в своей работе он использует физические явления и процессы.

По большому счёту разработка относится к сфере муаровых квантовых материалов. Во многих случаях такие материалы работают в условиях криогенного охлаждения. Поэтому для команды исследователей было важно показать эффект при комнатной температуре, с чем они успешно справились.

Транзистор, если его так можно назвать, представляет собой два наложенных друг на друга слоя материала атомарной толщины, слегка смещённых друг относительно друга в горизонтальной плоскости. Один слой — это графен, а второй слой — это нитрид бора с гексагональной решёткой. Поворот одного из них на определённый угол создаёт муаровый узор из двух совмещённых структур, и в этом всё волшебство. Правильные углы, при которых проявляются отчётливые взаимодействия, даже принято называть магическими.

При определённых углах поворота кулоновские взаимодействия между двумя материалами переходят в разряд экзотических электрических взаимодействий, которые в обычных материалах не встречаются, что открывает потенциал для использования таких структур в будущей электронике с непознанной до конца функциональностью.

К чести исследователей, они пошли дальше и создали на основе представленных условных транзисторных переходов ряд нейронных цепей, которые показали способность к ассоциативному обучению. Экспериментальные схемы обучались распознавать группы цифр в бинарном кодировании, с чем они успешно справились. Например, нейронные цепи отделили комбинации 000 и 111 от 101, показав ассоциативную связь первых и их отличие от третьей комбинации. Таким образом, сообщают в аннотации к статье в журнале Nature учёные, «муаровый синаптический транзистор обеспечивает эффективные схемы вычислений в памяти и [обещает] передовые аппаратные ускорители для искусственного интеллекта и машинного обучения».

Турецкие учёные разработали татуировку, которую можно подключить к смартфону

Турецкие учёные создали нанотатуировку, которую можно подключить к расположенным поблизости электронными устройствами. При этом татуировке не требуется внешнее питание. Разработка принадлежит Кристену Белкастро (Kristen D. Belcastro), преподавателю Университета Едитепе (Турция, Стамбул) и Онуру Эргену (Onur Ergen), заместителю главы отдела исследований и разработок на факультете электроники и связи в Стамбульском техническом университете.

 Источник изображений: spectrum.ieee.org

Источник изображений: spectrum.ieee.org

Изобретение поможет в дальнейшем развитии технологии биосенсоров, поскольку оно не предполагает громоздких элементов вроде традиционных модулей связи и аккумуляторов. Татуировка формируется двумя иглами, независимо подающими на кожу чернила на основе графенового аэрогеля в качестве основы и чернила на основе оксида цинка с нанопроволокой в верхнем слое.

Работа беспроводной связи обеспечивается за счёт пьезоэлектрического эффекта — в татуировке создаётся заряд при деформациях. Приёмником выступает смартфон с широкополосным модемом в качестве вспомогательного устройства. На демонстрации изобретения электронная татуировка использовалась для записи движения, но авторы проекта уверены, что ему найдётся множество других вариантов применения.

«Когда нанесённая метка получает радиочастотные сигналы, она отражает некоторые из них и устанавливает исходящую связь со считывающим компонентом смартфона, тогда как смартфон устанавливает входящую связь с меткой. По этим каналам связи смартфон может постоянно контролировать нанотатуировку и обрабатывать информацию с помощью алгоритмов искусственного интеллекта», — пояснили учёные принцип работы компонента. Такой способ связи, называемый обратным рассеянием, напоминает RFID, но имеет перед ним преимущества, поскольку не ограничивается заданным диапазоном частот: при помощи широкополосного модема авторы исследования произвели подключение на частотах 900 МГц и 2,45 ГГц.

В существующей версии питание элемента осуществляется за счёт пьезоэффекта, предполагающего механическое воздействие на нанотатуировку, например, сгибание части тела, на которую она нанесена. Но изобретатели считают, что в перспективе можно будет использовать и альтернативные подходы. И тогда подобные компоненты смогут применяться, например, в роли беспроводных датчиков для электроэнцефалографии.

Российские учёные доказали квантовую природу графеновых транзисторов через 15 лет после их открытия

Удивительно, но за 15 лет с момента открытия двухслойного графена и транзистора на его основе природа этого явления так и не была выяснена. Точку в понимании физических явлений в p-n-переходе графенового транзистора поставила группа учёных из лаборатории оптоэлектроники двумерных материалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ. Российские учёные поставили эксперимент, который доказал квантовую природу графенового p-n-перехода.

 Дмитрий Свинцов, заведующий лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ. Источник изображения: Сафрон Голиков/Цифровой океан

Свинцов Д., глава лаборатории оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ. Источник: Сафрон Голиков/Цифровой океан

Как известно, p-n-переходы могут строиться либо на преодолении электронами энергетического барьера (внутреннего электромагнитного поля) на разделе двух полупроводников с разными примесями, либо на эффекте туннельного перехода, когда электроны проходят сквозь барьер за счёт квантовых явлений при гораздо меньших затратах энергии. Разобраться с физикой p-n-перехода в двухслойном графене мешало то, что энергия переключения состояния очень и очень маленькая, что не позволяло с достоверной точностью оценить, какой из эффектов присущ графеновому переключателю.

По исполнению графеновый p-n-переход из двухслойного графена (читай — транзистор) — это простой прибор. Переключаемый переход создаётся в виде разомкнутого двухэлектродного затвора, на которые подаётся два разных напряжения. Впрочем, графен должен быть без каких-либо примесей — максимально чистым. Отсутствие совершенно чистого графена мешало определить — работает ли электронный барьер (по аналогии с примесями в полупроводниках), или туннельный эффект. Два годна назад в МФТИ научились выпускать сверхчистый графен благодаря инкапсуляции его в нитрид бора, и этот материал был использован в эксперименте.

Учёные подвергли графеновый p-n-переход терагерцовому облучению — это сродни нагреву материала, что должно было повысить энергию электронов рядом с границей перехода. Согласно хорошо изученной физике, разогретые электроны легче преодолевали бы барьер, и это привело бы к снижению его сопротивления и увеличению тока через переход. Оказалось, что этого не произошло. Сопротивление перехода падало только в «темноте».

 Источник изображения: Nano Letters

Источник изображения: Nano Letters

Подобное возможно только в том случае, если в основе явления лежит квантовое туннелирование. Для тоннельного перехода важно, чтобы энергетические уровни электронов по обеим сторонам перехода были примерно одинаковы, а «нагрев» вносил дисбаланс. Значит, в случае p-n-перехода из двухслойного графена мы имеем дело с туннельным переходом, а не с классическим преодолением энергетического барьера, о чём исследователи сообщили в статье в ведущем журнале Nano Letters.

Дмитрий Свинцов, заведующий лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ, рассказал: «Обнаруженная нами ситуация оказывается очень перспективной для электроники. Во-первых, мы имеем высокую электронную подвижность в графене, что даёт возможность создания быстрых полупроводниковых приборов. Во-вторых, мы имеем туннельный характер транспорта, а это даёт возможность управлять током при малых напряжениях, то есть энергоэффективность. Подобной комбинации скорости и энергоэффективности было невозможно достичь в электронике на основе “классических” полупроводниковых материалов».

Графеновые фотодетекторы выведут оптоэлектронику и оптический трафик на новые уровни

Графен представляется волшебным материалом для множества применений в электронике от производства аккумуляторов до выпуска чипов. Одной из таких ниш обещает стать оптоэлектроника. Использование графена в фотоприёмниках может значительно поднять скорость передачи данных, что актуально не только в перспективе для развития сетей 6G, но также в обозримом будущем для вывода оптического трафика на новый уровень пропускной способности.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

Современные фотодетекторы на основе полупроводниковых материалов неплохо справляются со своей ролью преобразовывать падающий свет в электрический сигнал. Однако для полупроводниковых материалов в силу их свойств (определённой ширины запрещённой зоны) есть ограничения. В частности, полупроводниковые фотодетекторы имеют обратную зависимость между полосой пропускания, чувствительностью и потреблением. Проще говоря, работающий на максимальной скорости фотопреобразователь потребует достаточно сильного входного сигнала, что увеличит помехи и потребление.

Графен как полуметалл свободен от таких ограничений полупроводников и обеспечивает широчайший спектр поглощения, включая тетрагерцовый, дальний инфракрасный, средний инфракрасный, ближний инфракрасный, коротковолновый инфракрасный, ультрафиолетовый и видимый. У графена нет запрещённой зоны, и это обеспечивает ему уникальную возможность улавливать электромагнитные волны множества длин, а это путь к сверхширокополосным фотодетекторам.

Также графен обладает высокой подвижностью носителей, что реализуется как сверхбыстрое преобразование фотонов в электрический ток, а высокая теплопроводность обещает максимально снизить потребление фотоприёмников. Наконец, графен совместим с классическими КМОП-техпроцессами производства, что в перспективе обеспечит ему интеграцию в чипы кремниевой фотоники.

Самый быстрый на сегодня фотодетектор создали немецкие разработчики из Центра передовой микроэлектроники Аахена и компании AMO GmBH. Графеновый фотодетектор обладает полосой пропускания свыше 128 ГГц, что в теории обеспечит скорость передачи данных по оптическим каналам со скоростью свыше 180 Гбит/с. Подобного расширения ёмкости каналов связи может потребовать даже развитие сетей 5G, не говоря уже о внедрении сетей 6G к концу текущего десятилетия.

Для коммерциализации графеновых фотодетекторов компания AMO совместно с учёными создала в Германии компанию Black Semiconductor. Заявлено, что Black Semiconductor представит технологию массового производства гибридных кремний-графеновых фотонных платформ для любой электроники. У компании AMO достаточно наработок в этой сфере, которые она передала Black Semiconductor. Например, ещё в 2018 году AMO показала первый в мире полностью графеновый оптический кабель связи, который может достигать скорости передачи данных 25 Гбит/с на канал. Преобразование электрических сигналов в оптические и обратное преобразование в разъёмах кабеля выполняли графеновые схемы.

Научный и производственный багаж Black Semiconductor и AMO Germany позволили включить их в общеевропейский проект ULTRAPHO (Ultra-fast Graphene Photodetectors FTI) целью которого является революция на рынке фотонных коммуникационных устройств путем вывода на рынок революционной графеновой технологии. Перефразируя давнюю поговорку о том, что памяти много не бывает, можно смело утверждать, что трафика тоже не бывает много. Графен обещает стать тем решением, которое если не решит проблему с пропускной способностью, то хотя бы на годы её отодвинет.

Тяговый луч из Star Trek стал реальностью — учёные научились притягивать графен с помощью лазеров

Китайским учёным удалось создать притягивающий луч на базе лазера, способный перемещать объекты на макроуровне, не прикасаясь к ним. На первый взгляд устройство работает нелогично: вместо того, чтобы отталкивать предметы, лазер их притягивает. Сообщается, что при использовании лазера мощностью 90 мВт создаётся притягивающая сила около одного микроньютона.

 Источник изображения: Star Trek

Источник изображения: Star Trek

Устройство обманчиво просто. Это кусочек стекла с отражающим золотым покрытием, к которому приклеена чешуйка графена. На чешуйку графена одновременно направляются синий, голубой и зелёный лазеры. И объект начинает двигаться к источнику лазерного излучения.

В принципе, установка основана на известных явлениях. Оптические пинцеты и солнечные паруса также используют свет для перемещения предметов. Однако оптический пинцет обычно ограничивается объектами размером с одну молекулу, а в парусе используется давление солнечного ветра. «В предыдущих исследованиях сила притяжения света была слишком мала, чтобы тянуть макроскопический объект, — сказал член исследовательской группы Лей Ван (Lei Wang) из Китайского университета науки и технологий Циндао. — С нашим новым подходом сила притяжения света на три порядка больше, чем световое давление на солнечный парус, использующий импульс фотонов для создания небольшой толкающей силы».

Устройство основано на уникальных свойствах графена. Графен — это один слой кристаллической решётки углерода толщиной в 1 атом. Уникальность данного материала в том, что он обладает такой же структурой, как и полупроводники, при этом он сам проводит электричество — как проводник. Графен обладает хорошей теплопроводностью, гибкостью и упругостью, он на 97 % прозрачен. При этом, графен — самый прочный из известных материалов: прочнее стали и алмаза.

 Источник изображения: iLexx/Getty Images

Источник изображения: iLexx/Getty Images

Графен является оптически поглощающим, что означает, что он сохраняет некоторый процент энергии при бомбардировке фотонами и при этом эффективно проводит тепло. Поэтому, когда учёные направили лазер на сэндвич из графена, стекла и золота, графен передал эту энергию прямо на дальнюю сторону объекта. Из термодинамики известно, что горячие предметы излучают больше энергии, чем холодные, при прочих равных условиях. В лабораторных условиях этого дифференциального нагрева было достаточно, чтобы заставить объект двигаться.

Исследователи работали в строго контролируемой среде низкого давления. Это уменьшило оптическое рассеяние, которое могло бы исказить эксперимент. Это значит, что тяговые лучи могут оказаться наиболее полезными в космосе, как и мечтали когда-то мастера фантастики. «Наша методика обеспечивает бесконтактный метод притягивания объектов на большие расстояния, — сказал Ван. — Среда разреженного газа, которую мы использовали для демонстрации технологии, похожа на Марсианскую. И тут мы видим потенциал для управления транспортными средствами или самолётами на Марсе в отдалённом будущем».

У графена нашли выключатель сверхпроводимости с «магическим углом» — это путь к сверхбыстрой электронике будущего

Науке твистронике всего-то пять лет и как всё высокотехнологическое её, по определению Артура Кларка, сложно отличить от магии. В 2017 году учёные выяснили, что два наложенных друг на друга слоя графена при повороте на определённый «магический угол» начинают демонстрировать необычные свойства, которых нет у одиночных слоёв. Теперь учёные научились включать и выключать такие свойства простым электрическим импульсом — как лампочку выключателем.

 Источник изображения: MIT

Синим и фиолетовым обозначены слои нитрида бора, а графен между ними (и на врезке). Источник изображения: MIT

Термин «твистроника» (twistronics) родился в лаборатории Массачусетского технологического института, где первыми поставили целый ряд экспериментов с совмещением слоёв графена с поворотом на «магический угол» 1,1°. До недавних пор все эксперименты демонстрировали изменение проводимости в многослойном «магическом» графене от диэлектрика до проводника и сверхпроводника под воздействием внешнего электромагнитного поля и этому есть масса интересных применений.

Новое открытие позволяет управлять проводимостью графена с «магическим углом» буквально одним щелчком выключателя и эти состояния бистабильны — они сохраняются после исчезновения управляющего импульса. Фактически у нас появляется аналог транзистора, который по команде мгновенно переходит из закрытого или проводящего состояния в сверхпроводящее.

На этой основе можно построить сверхбыструю и экономичную электронику (сверхпроводимость не создаёт сопротивления перехода и рассевания тепла). Например, подобные ключевые элементы могли бы сыграть роль нейронов в искусственном мозге или нейроморфном процессоре, поскольку наподобие живых нейронов могли бы срабатывать при превышении заданного порога.

В основе переключаемого электрическими импульсами графена с «магическим углом» лежат предыдущие эксперименты, в которых было обнаружено, что при определённой ориентации графенового бутерброда из верхних и нижних изолирующих слоёв из нитрида бора составной материал приобретает свойства ферромагнетиков. Такие материалы сохраняют свои магнитные свойства даже при отсутствии внешнего магнитного поля. Тем самым новому составному материалу не нужно внешнее магнитное поле. Оно у него уже есть в составе. Остаётся только активировать свойства материала, для чего оказалось достаточно подавать на него короткие импульсы.

Секрет чудесных свойств оказался в спланированной ориентации всех слоёв материала — как графена с «магическим углом», так и изоляторов (верхнего и нижнего). Двухслойный графен с повёрнутыми на 1,1° слоями выровняли по кристаллической решётке верхнего изолятора из нитрида бора, а нижний изолятор (тоже из нитрида бора) повернули на 30° по отношению к верхнему.

В ходе экспериментов выяснилось, что если подавать на такой материал напряжение заданной величины, то графен меняет свою проводимость с изолятора, на проводник и сверхпроводник. Более того, эти состояния оказались бистабильными и после снятия управляющего напряжения сохранялись.

«Люди пытаются создать электронные устройства, которые выполняют вычисления, вдохновляясь мозгом, — говорит глава группы исследователей. — В мозге есть нейроны, которые при превышении определенного порога начинают работать. Точно так же мы нашли способ для графена с магическим углом резко переключать сверхпроводимость за определенным порогом. Это ключевое свойство для реализации нейроморфных вычислений».

Учёные вырастили «человеческий мозг», который прижился в мозгу мыши и начал реагировать на свет

Выращенные из стволовых клеток ткани человеческого мозга имплантировали в мозг мыши, после чего учёные впервые смогли наблюдать за реакцией внешних раздражителей на вживлённые в чужеродный мозг искусственные ткани. Помогли в этом специальные графеновые электроды, которые сочетали прозрачность и электрическую чувствительность.

 Источник изображения: David Baillot

Источник изображения: David Baillot

Прогресс в исследованиях со стволовыми клетками дошёл до того, что учёные научились выращивать трёхмерные клеточные популяции, имитирующие настоящие органы человека. И хотя до выращивания полноценных органов ещё далеко, органоиды открывают возможность изучать влияние лекарств и процессов максимально близко к биохимическим процессам в органах живых людей без необходимости рисковать здоровьем пациентов в клинических испытаниях. По крайней мере, на раннем этапе испытания лекарств.

Ранее мы сообщали, что учёные провели ряд экспериментов с органоидом мозга человека — клеточной популяцией, выращенной из индуцированных стволовых клеток в примитивное подобие человеческого мозга. В Стэнфордском университете учёные не только смогли научить органоид мозга играть в компьютерную игру Pong, но также провели опыт по имплантации тканей органоида в мозг новорожденных крыс, где те успешно прижились.

Исследователи из Калифорнийского университета (UC) в Сан-Диего развили работу коллег, показав, что органоиды человеческого мозга, имплантированные мышам, способны реагировать на внешние раздражители. В частности, ткани органоида мозга были вживлены в зрительную кору мышей.

Для контроля над экспериментом поверх клеток органоида расположили прозрачный графеновый электрод. Прозрачный электрод позволил изучать ткани мозга на глубину с помощью двухфотонного лазерного микроскопа. Это позволило увидеть, как кровеносные сосуды мозга мыши проникают в органоид и начинают питать его всем необходимым для жизни клеток. Электрические датчики графенового электрода снимали активность нейронов в органоиде и в родной зрительной коре мозга мыши.

Опыт показал, что вспышки света перед глазами мыши сопровождались активностью тканей органоида. Проще говоря, ткани «человеческого» мини-мозга вжились в структуру мозга мыши и начали принимать участие в его работе по прямому назначению — реагировать на внешние раздражители. В данном случае — на свет, что позволило впервые уверенно сказать, что искусственный мозг ведёт себя как настоящий. На таком мозге возможно будет испытывать новые лекарства и проверять новые методики, а значит, дело с поиском средств для лечения множества опасных и даже смертельных болезней пойдёт намного быстрее.

TeamGroup представила твердотельные накопители MP44L M.2 с графеновой наклейкой-радиатором

Компания TeamGroup анонсировала твердотельные накопители MP44L M.2 SSD, использующие для обмена данными с компьютером интерфейс PCIe 4.0. Изделия получили уникальную технологию охлаждения под названием Heat Dissipating Graphene SSD Label.

 Источник изображений: TeamGroup

Источник изображений: TeamGroup

Применена теплорассеивающая графеновая наклейка, состоящая из теплопроводных материалов общей толщиной менее 1 мм. Наклейка плотно прилегает к накопителю, что значительно повышает эффективность отвода тепла. Диапазон рабочих температур — от 0 до плюс 70 градусов Цельсия.

Изделия выполнены в соответствии со спецификацией NVMe 1.4. В семейство вошли модели вместимостью 250 и 500 Гбайт, а также 1 и 2 Тбайт. Скорость чтения данных варьируется от 4650 до 5000 Мбайт/с, скорость записи — от 1900 до 4500 Мбайт/с. Показатель IOPS (операций ввода/вывода в секунду) достигает 525 тыс. при произвольном чтении и 550 тыс. при произвольной записи.

Упомянута технология LDPC (Low Density Parity Check Code), которая отвечает за обеспечение точности при передаче данных. Гарантия производителя — пять лет.

Цена версий на 250 Гбайт, 500 Гбайт, 1 Тбайт и 2 Тбайт составит соответственно 50, 80, 136 и 288 долларов США. Продажи начнутся в конце августа.

Предложена концепция магнитоэлектрического транзистора — идеального для организации оперативной памяти

Группа американских учёных предложила и испытала концепцию транзистора, состояния которого переключаются под воздействием элементарной намагниченности. К затворам таких транзисторов не нужно прикладывать напряжение, что ведёт в итоге к значительным расходам энергии. Вся схема работает на управляемой ориентации спинов атомов вещества в подложке транзистора. Это снизит потребление, а также позволит создавать сверхкомпактные ячейки памяти.

 Источник изображения: University of Buffalo / Advanced Materials

В зависимости от направления спинов атомов вещества подложки (красные или зелёные стрелки), электроны в слое графена отклоняются влево или вправо. Источник изображения: University of Buffalo / Advanced Materials

Целью работы, публикация которой состоялась в журнале Advanced Materials, было представить доказательства надежного спин-зависимого транспорта в монослое графена, осажденного на поверхность антиферромагнитного (AFM)/магнитоэлектрического оксида хрома (Cr2O3). Иными словами, учёные брались доказать, что в атомарно тонком слое материала с электронной проводимостью (на примере графена, но это могут быть любые другие 2D-материалы) возможно уверенно регистрировать сигналы после влияния на этот материал спиновым (магнитным) воздействием.

Графен, как и любой другой атомарно тонкий материал, интересен тем, что электроны в нём продвигаются на относительно большие расстояния без изменения ориентации спина (направления магнитного диполя). В сочетании с оксидом хрома проявились интересные свойства графена. Приложение небольшого напряжения к оксиду хрома выстраивало спины атомов этого вещества на его поверхности в месте контакта с графеном строго в определённой ориентации в зависимости от полярности приложенного напряжения: вверх при подаче на контакт положительного напряжения и вниз при подаче отрицательного.

При этом электроны в слое графена, лежащего непосредственно на поверхности оксида хрома, чутко реагировали на смену ориентации спинов атомов оксида хрома. Подчеркнём, как таковое магнитное поле вокруг слоя графена отсутствовало. Реакция спинов электронов в графене была исключительно на ориентацию спинов атомов подложки. В одном случае спины электронов в графене дружно отклонялись влево, а в другом случае — вправо. И этот сигнал был чётко различимым при температурах вплоть до комнатных.

Поскольку предложенный транзистор работает без переключения токов, он может сохранять установленное состояние даже после снятия питания. Это упростит организацию ячеек памяти и запоминающих устройств. Впрочем, предложенная концепция и выбор графена, а также оксида хрома к нему в пару — это лишь начало. Научные коллективы по всему миру могут начать проводить эксперименты в этом направлении, используя интересные для них материалы. Работа на общий результат приведёт к ещё более удивительным открытиям.

Российские учёные объяснили методику недорогого производства высококачественного графена

С момента вручения Нобелевской премии за эксперименты по исследованию графена прошло более десяти лет, но эффективной и недорогой методики для его массового производства как не было, так и нет. Правда, есть наблюдения, которые могут в этом помочь. Одно из них теоретически обосновали российские учёные, что открывает путь к перспективной и доступной технологии для выпуска высококачественного графена в промышленных масштабах.

 Источник изображения: Дарья Сокол, пресс-служба МФТИ

Источник изображения: Дарья Сокол, пресс-служба МФТИ

Несколько лет назад в одном из исследований учёные из «Сколтеха» обнаружили, что графен высокого качества получается при импульсном нагреве лазером оксида графена до 3300–3800 К в обычной воздушной атмосфере. Удивительное в этом было то, что углеродные материалы хорошо горят в атмосферном кислороде при температуре в 5 раз меньшей. Тем не менее, «закалка» лазером давала хорошо структурированный графен, что требовало своего теоретического обоснования.

Воспользовавшись методами суперкомпьютерного атомистического моделирования, российские учёные изучили процесс восстановления оксида графена при высоких температурах. Более того, учёные воспроизвели схему коллег и повторили эксперименты с тем же результатом. Моделирование показало работу двух противоположных процессов одновременно: один из них сопровождался горением материала, а другой — процессами структурирования. Расчёты показали, что оксид графена выгорал на дефектах и границах графеновых листов, где атомы углерода были наиболее химически активны, а упорядочивание структуры происходило в центральных областях.

Рассмотренная методика интересна тем, что использование лазера для восстановления графена привлекательно своей дешевизной и возможностью контролируемо управлять качеством получаемого материала. Сам оксид графена при этом получается химическим путём из обычного графита. Будет ли предложенная методика реализована в производстве, остаётся только догадываться. Статья о работе опубликована в издании Carbon.

Китайцы создали самый маленький транзистор — он получил 0,34-нм затвор и это предел для существующих материалов

Группа китайских учёных придумала необычный дизайн транзистора. Благодаря уникальной конструкции они изготовили самый маленький в мире транзистор с длиной затвора всего 0,34 нм. Дальнейшее уменьшение длины затвора с использованием традиционных техпроцессов в принципе невозможно, ведь речь идёт о длине затвора, равной ширине одного атома углерода.

 Источник изображения: John Timme /

Источник изображения: John Timme / arstechnica.com

О своём изобретении учёные рассказали в свежей статье в журнале Nature. В открытом доступе статьи пока нет. Отметим также, что разработка носит экспериментальный характер и не может похвастаться интересными характеристиками. Тем не менее, китайские учёные доказали жизнеспособность концепции, её работоспособность и повторяемость в случае использования традиционных техпроцессов.

Новый транзистор учёные назвали вертикальным транзистором с боковой стенкой. Идею вертикального расположения транзисторного канала, кстати, недавно реализовали также компании Samsung и IBM, о чём мы в своё время рассказывали. Но китайские разработчики смогли удивить. Затвор в новом транзисторе представляет собой срез одного атомарного слоя графена, а его толщина, как известно, равна толщине одного атома углерода или примерно 0,34 нм. И самое удивительное, что для изготовления затвора такой длины не нужны никакие современные литографические сканеры. Все необходимые тончайшие компоненты создаются с помощью процессов осаждения в вакууме.

Как это происходит? Берётся обычная кремниевая подложка. Она играет роль основания. В электрических процессах кремний никак не участвует, хотя, теоретически, может защищать от токов утечек. На кремниевом слое из сплава титана и палладия изготовлены две ступеньки. На верхнюю ступеньку укладывается лист графена. Точность при этом не нужна. Она будет достигаться позже обычным травлением. На лист графена укладывается слой предварительно окисленного на воздухе алюминия. Окисел служит изолятором для структуры. Поэтому алюминий в электрической цепи транзистора не участвует, хотя полной ясности в назначении алюминиевой прослойки нет.

После укладки алюминия производится обычное травление, в ходе которого обнажается край графена, включая срез алюминиевой накладки. Тем самым формируется затвор из графена длиной 0,34 нм с точно выверенной топологией. Чуть выше него обнажается срез алюминия, который уже может образовать электрическую связь с затвором, но не прямую. На этом этапе на обе ступеньки и на боковую стенку наносится тончайший слой оксида гафния — изолятора, который исключает электрическую связь затвора с остальной структурой транзистора и, в частности, с каналом транзистора.

Поверх диэлектрика из оксида гафния наносится тончайший близкий к атомарной толщине слой дисульфида молибдена (MoS2). Дисульфид молибдена — полупроводник, он играет роль канала транзистора, которым управляет затвор в виде среза графена. Получается структура толщиной около двух атомов, с затвором длиной в один атом. Сток и исток у транзистора — это металлические контакты, нанесённые на дисульфид молибдена. Изящное решение проблемы закона Мура и, судя по всему, на этом его действие будет завершено, если говорить о традиционных техпроцессах.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Продолжение, которое мы заслуживаем»: разработчик Indiana Jones and the Great Circle показал, как могла бы выглядеть новая Uncharted на Unreal Engine 5 14 мин.
Владельцы смартфонов Xiaomi, Poco и Redmi столкнулись с циклической перезагрузкой ОС 50 мин.
Alibaba представила нейросеть EMO — она оживляет портреты, заставляя их разговаривать и даже петь 2 ч.
Один апскейлинг на всех: Microsoft анонсировала DirectSR для унификации подходов Nvidia, AMD и Intel 3 ч.
Новая игра создателя Papers, Please и Return of the Obra Dinn отправит решать проблемы марсиан — дата выхода и геймплейный трейлер Mars After Midnight 4 ч.
Вышел релиз новой версии «Ред ОС» 8 с ядром 6.6 LTS и множеством доработок 4 ч.
Call of Duty: Warzone Mobile получила дату выхода — поддержка до 120 игроков, перенос прогресса, «Верданск» и «Остров возрождения» 4 ч.
Европейские медиагруппы решили засудить Google на €2,1 миллиарда за доминирование в рекламном бизнесе 5 ч.
ИИ-консилиум: корпоративная LLM Samba-1 c 1 трлн параметров объединила более 50 открытых моделей 5 ч.
Rockstar обяжет разработчиков GTA VI вернуться в офис, чтобы избежать новых утечек — производство игры переходит на финальные стадии 6 ч.