Kész az első félvezető, amiben szilícium helyett már grafén van

A Georgiai Technológiai Intézet innovációja óriási jelentőségű lehet, hiszen a szilícium teljesítőképessége már nem feltétlenül alkalmas arra, hogy a következő generációs elektronikai eszközökben is használni lehessen. A világ első olyan funkcionális félvezetője viszont – amiben grafénnel helyettesítették – egészen új lehetőségek előtt tárja ki a kaput.

A 21. században az a törekvés, hogy olyan elektronikai eszközöket fejlesszenek, amelyek kisebbek és gyorsabbak, akár az orvosi, akár a robotikai alkalmazásokban is fontos lehet. A szakemberek szorgalmasan dolgoznak a modern elektronikai eszközökhöz szükséges fejlett anyagok előállításán, hogy megfeleljenek a gyorsan változó igényeknek. Az amerikai tudósok most jelentős mérföldkövet értek el azzal, hogy sikeresen megalkották a világ első funkcionális félvezetőjét, grafén felhasználásával.

„Számomra ez olyan, mint a Wright testvérek pillanata” – mondta a fejlesztést vezető Walter de Heer. A Georgiai Technológiai Intézet professzora ezzel arra utalt, hogy a grafén egy kétdimenziós, méhsejtszerű szerkezet, amelyet egyetlen réteg szénatom hatszögletű rácsba rendezett rétege alkot, és bár köztudott, hogy kivételes tulajdonságokkal, rendelkezik, félvezetőben sokáig nem volt megoldható a használata. „Ez egy rendkívül robusztus anyag, ami nagyon sok áramot képes kezelni, anélkül, hogy felmelegedne vagy szétesne.”

A tudós azt állítja, hogy az innováció komoly jelentőséggel bír az elektronikai iparban, tekintve, hogy az általánosan használt szilícium a gyorsabb feldolgozás és a kisebb méretű elektronikus eszközök iránti megnövekedett igény miatt közelít a képességei határához. A most készült grafén félvezető viszont már alkalmas arra, hogy a következő években a szilícium életképes alternatívája legyen – áll az intézmény közleményében, amely szerint a félvezető kompatibilis a „hagyományos mikroelektronikai feldolgozási módszerekkel”.

De Heer és kollégái úgy érték el a kivételes eredményt, hogy feltalálták a módszert, amellyel a grafént szilícium-karbid ostyákon növeszthetik, speciális kemencék segítségével. Ezzel a megoldással epitaxiális grafén – a szilícium-karbid kristályfelületére tapadó egyetlen réteg – jött létre. A kutatók kiterjedt vizsgálatok után bebizonyították, hogy az epitaxiális grafén kémiailag kötődik a szilícium-karbidhoz, és félvezető tulajdonságokat mutat. Egy jelentős akadállyal ugyanakkor szembesültek, és ez továbbra is a grafénkutatás egyik legfőbb akadálya: a sávhézag, vagyis a szilárdtestek elektromos vezetőképességét meghatározó egyik fő tényező hiánya. E kritikus tulajdonság elengedhetetlen a félvezetők hatékony be- és kikapcsolásához, mi több, az elektronikus teljesítmény alapvető szempontja.

„A grafénelektronikában régóta fennálló probléma, hogy a grafén nem rendelkezik megfelelő sávhézaggal” – mondta a Nature-ben publikált tanulmány társszerzője, Lei Ma, a kínai Tianjin Egyetem Tianjin Nemzetközi Nanorészecske- és Nanorendszer Központjának igazgatója. „A mi technológiánkkal elérhető a sávhézag, és ez egy döntő lépés a grafénalapú elektronika megvalósításában.”

Gábor János, Okosipar.hu