Сегодня 04 июля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → нанотехнологии

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.

Hyundai рассказала о нанотехнологиях: заживляющееся покрытие, солнечная супербатарея и умное сиденье

Hyundai Motor рассказала о шести разработанных нанотехнологиях, способных повлиять на развитие транспорта будущего — спектр их применения простирается от машин с автопилотом до программно определяемых автомобилей.

 Источник изображения: Hyundai Motor Group

Источник изображения: Hyundai Motor Group

Первым новым наноматериалом от Hyundai Motor стало самовосстанавливающееся полимерное покрытие, позволяющее удалять царапины и отталкивать воду с поверхности камер и лидаров на беспилотных автомобилях. При комнатной температуре материал восстанавливается за два часа, а при -10 °C процесс занимает около суток. В серийном производстве технология начнёт применяться в 2025–2026 гг. Вторая нанотехнология связана с первой: полимерное покрытие масляных капсул позволяет уменьшить трение и износ автодеталей — эффективность этого решения на 50 % выше, по сравнению с аналогами других разработчиков. Эта технология дебютирует в серийных машинах Hyundai и Kia уже в текущем году.

Третья нанотехнология представляет собой солнечную перовскитную солнечную батарею, которая поглощает до 10 раз больше солнечного света по сравнению с кремниевой. Четвёртым решением стал так называемый тандемный солнечный элемент, сочетающий перовскит и кремний и предлагающий более высокую 30-% эффективность, чем кремниевые или перовскитные элементы по отдельности. Установка таких элементов на крышах, капоте и дверях электромобиля добавит машине от 20 до 40 км запаса хода.

Пятая технология — устанавливаемый на сиденьях сенсор давления на основе углеродных нанотрубок. Он позволит экономить 140 Вт электроэнергии и предлагает дополнительные функции: измерение дыхательного ритма и частоты сердечных сокращений. Технология имеет значительный потенциал не только в автопроме, но и в отрасли здравоохранения. Наконец, последней инновацией стала охлаждающая плёнка, предназначенная для нанесения на окна автомобилей — этот компонент позволяет уменьшить внутреннюю температуру на 6,89 °C ниже, чем существующие аналоги.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Конец эпохи: Intel закрыла приложение Unison для синхронизации ПК и смартфонов 4 ч.
Минюст США убедил Google и Apple не блокировать TikTok, пообещав их не штрафовать 4 ч.
Destiny: Rising не заставит себя долго ждать — дата выхода и новый геймплейный трейлер 8 ч.
Anthem уйдёт в вечный офлайн — Electronic Arts скоро отключит серверы провального шутера 9 ч.
«Базальт СПО» представила в Китае российский ПАК с китайскими чипами Loongson 10 ч.
Петиция «Прекратите убивать игры» набрала миллион подписей для рассмотрения в Евросоюзе, но борьба ещё не окончена 11 ч.
Аналитики раскрыли продажи Death Stranding 2: On the Beach — игра уже стала хитом на PlayStation 5 12 ч.
Windows 11 становится всё популярнее среди геймеров — на неё переходят не только с Windows 10 13 ч.
Новый шутер от соавтора Doom Джона Ромеро оказался под угрозой — из-за увольнений в Microsoft студия осталась без денег и сотрудников 13 ч.
«Нужно больше Адских Десантников»: популярный кооперативный шутер Helldivers 2 от Sony всё-таки выйдет на Xbox, причём уже скоро 15 ч.
МТС запустит на транспортной сети сервисные маршрутизаторы BRAS/BNG собственной разработки 3 мин.
CoreWeave стала первым облачным клиентом Nvidia, запустившим эксплуатацию ускорителей Blackwell Ultra 3 ч.
E Ink придумала встроить в тачпад ноутбука экран на электронных чернилах — для общения с ИИ и не только 7 ч.
Новая статья: ИИтоги июня 2025 г.: ой, да было бы что заменять! 8 ч.
Transcend выпустила свой самый быстрый SSD для ПК — MTE260S со скоростью до 14 000 Мбайт/с 10 ч.
«Большой прекрасный закон» Трампа сулит тёмные времена солнечной энергетике США 10 ч.
Nothing Phone (3) для Индии получил более ёмкую батарею, чем для США и Европы 10 ч.
Tesla подтвердила падение спроса на Cybertruck до 5000 единиц в квартал — на порядок ниже изначального плана 12 ч.
Nvidia сегодня может отобрать у Apple звание самой дорогой компании в истории 12 ч.
В России поступили в продажу беспроводные наушники Realme Buds T200x, Buds T200 Lite и Buds Air7 — от 1699 рублей 13 ч.