Сегодня 01 июня 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 🔥
На долю взлома аккаунтов на «Госуслугах» приходится 90 % от общего числа преступлений с неправомерным доступом к данным 12 ч.
Старые устройства Apple получают обновления безопасности спустя годы, вопреки официальным срокам поддержки 13 ч.
Новая статья: RoadCraft — восстановление разрушенного. Рецензия 19 ч.
Новая статья: Gamesblender № 728: SteamOS против Windows, анонсы Warhammer Skulls и вторая жизнь WRC 20 ч.
В Twitch появятся перемотка, вертикальные трансляции и не только 31-05 15:25
Суд склоняется к мягким мерам по устранению монополии Google в онлайн-поиске, но окончательное решение придётся подождать 31-05 13:35
Google запустила ИИ-генератор видео Veo 3 для мобильных устройств на Android и iOS 31-05 08:11
Microsoft добавила в «Блокнот» возможности форматирования текста почти как в Word 31-05 07:06
OpenAI хочет, чтобы ChatGPT стал личным секретарём для каждого 31-05 07:03
Новая статья: The Slormancer — Diablo без заморочек. Рецензия 31-05 00:01
Трамп отозвал кандидатуру Джареда Айзекмана на пост главы NASA — в этом замешан Илон Маск 2 ч.
США готовят полный запрет продаж коммерческих дронов DJI и других китайских производителей 2 ч.
xMEMS готовит ультразвуковые кулеры µCooling для E3.S и M.2 SSD 5 ч.
SpaceX вывела на орбиту очередную партию спутников Starlink и снова посадила первую ступень носителя 12 ч.
Intel и SoftBank намерены разработать более экономичную альтернативу памяти HBM 12 ч.
Тонкий Galaxy S25 Edge показал удивительную прочность в тесте на изгиб и других испытаниях 18 ч.
Intel представила EMIB-T — технологию упаковки многокристальных чипов с поддержкой HBM4 и UCIe 18 ч.
Sharp представила прочный флагманский смартфон Aquos R10 с 240-Гц экраном и более доступный Wish 5 31-05 18:35
Hugging Face выпустила человекоподобного робота HopeJR всего за $3000 31-05 17:38
WSJ: план США по сдерживанию развития китайских технологий не работает 31-05 15:28