Ученые из университета Райс (Rice University) и Политехнического университета Гонконга проведя ряд расчетов и компьютерное моделирование обнаружили, что тонкие полосы графена, пленки из углерода, толщиной в один атом, специальным образом расположенные на подложке из алмаза и никеля, могут стать "строительными кирпичиками" сверхвысокоплотных электронных и спинтронных устройств. Реализация такой технологии может означать, что плотность упаковки элементов электронных чипов может быть увеличена до заоблачных значений, а размеры этих элементом могут быть уменьшены до размеров менее одного нанометра.

В вышеупомянутых моделированиях и расчетах, проведенных физиком-теоретиком Борисом Якобсоном (Boris Yakobson) из университета Райс и доцентом Фенг Дингом (Feng Ding) из Гонконга, были использованы специальные подложки из монокристаллического алмаза, на поверхность которых в некоторых местах был нанесен никель. На поверхность этих подложек химическим путем были встроены края тончайших полос графена. Поскольку область контакта является очень узкой, то графеновая лента полностью сохраняет все свои уникальные физические, электрические и магнитные свойства.

Поскольку графен является необычайно тонким и прочным материалом ученые рассчитали теоретический предел размещения электронных компонентов на поверхности кристалла. Расчетное значение составило 100 триллионов графеновых полевых транзисторов на один квадратный сантиметр площади кристалла. Такой потенциал, в случае практической реализации этой технологии, может обеспечить соблюдение закона Гордона Мура еще не на одно десятилетие вперед.





Графеновая лента, шириной около одного нанометра, является достаточно гибкой, но здесь начинают действовать некоторые законы физики, которые в данном случае "стоят" на стороне ученых. Переход от кристаллической решетки алмазной подложки к графеновой ленте формирует в точке перехода сильную молекулярную связь, которая старается поддержать графен под углом в 90 градусов к плоскости подложки. А для удержания всей графеновой ленты в строго вертикальном состоянии требуется совсем небольшой электрический потенциал. В точках соединения графена и никеля, графеновая лента располагается под углом в 30 градусов, что позволяет реализовывать не только прямую, вертикальную, но и изогнутую, дугообразную, форму графеновой ленты.

Стоящие вертикально графеновые ленты могут располагаться на расстоянии 0.7 нанометра друг от друга, сохраняя при этом свои независимые электронные свойства. Помимо алмаза, такие структуры из графена могут быть выращены на кремнии, двуокиси кремния, оксиде алюминия или карбиде кремния.

В исследованиях фигурировали две разновидности формы графеновых лент, зигзагообразная и арочная формы, называемые так из-за вида формирования краев ленты. Форма графеновой ленты определяет ее электрические свойства, в случае арочной формы эта лента проявляет ярко выраженные полупроводниковые качества, а ширина запрещенной зоны полупроводника напрямую зависит от ширины самой ленты, что может быть использовано для изготовления графеновых транзисторов.

Зигзагообразные наноленты являются магнетиками, электроны атомов, находящихся на противоположных краях ленты, вращаются в противоположные стороны и их вращением можно управлять с помощью электрического тока, что делает возможным изготовление на их основе спинтронных элементов.

И в обоих случаях некоторые свойства индивидуальных графеновых лент могут быть настроены с помощью их высоты.

Борис Якобсон считает, что практическая реализация разработанной ими технологии в настоящее время невероятно трудна и вряд ли реализуема на практике на современном уровне развития технологий. Но эту идею надо разрабатывать и далее, ведь ее потенциал и выгода от ее реализации являются поистине потрясающими.

Источник