Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Naukowcy stworzyli pierwszy na świecie tranzystor oparty o silicen

ghost666 03 Lut 2015 23:48 1962 1
  • Naukowcy stworzyli pierwszy na świecie tranzystor oparty o silicenNazywany często "kuzynem grafenu" silicen - forma krzemu składająca się z dwuwymiarowej warstwy złożonej z atomów krzemu, o grubości zaledwie jednego atomu - często nazywany był materiałem przyszłości, a teraz wreszcie udało się stworzyć tranzystor oparty o ten trudny w obróbce materiał.

    Udało się to osiągnąć inżynierowi z Uniwersytetu w Teksasie, Dejiemu Akinwande, wraz z jego zespołem. Udało się im udowodnić, iż możliwe jest stworzenie z silicenu stabilnej struktury umieszczonej pomiędzy warstwami innego materiału i wykonanie z tego materiału funkcjonującego tranzystora. Realizacja tego urządzenia, to coś o czym nikt wcześniej nie myślał, że jest możliwe.

    Naukowcy teoretyzowali od dawna na temat istnienia silicenu, jednakże aż do 2010 roku, nikomu nie udało się w rzeczywistości wytworzyć tego materiału. Był to niezwykle interesujący skok, ponieważ, podobnie jak grafen, silicen wykazuje niezwykle dobrą przewodność elektryczną, która może pozwolić na zrewolucjonizowanie elektroniki i konstrukcji komputerów. Na przykład, w silicenie, elektrony mogą przepływać tak, jakby nie miały masy, co oznacza, iż ich przepływ nie jest zbytnio ograniczony, co przekłada się na możliwość bardzo szybkiego ich przemieszczania, a w konsekwencji na tworzenie szybkich układów scalonych.

    Jednakże jest pewna istotna różnica pomiędzy grafenem a silicenem. Ten pierwszy może i jest najlepszym przewodnikiem, jaki istnieje (albo przynajmniej jaki został odkryty), jednakże brakuje mu tak zwanej "przerwy energetycznej" - minimalnej ilości energii potrzebnej na przeniesienie elektronu ze stanu związanego (z pasma walencyjnego) do pasma stanu wolnego (pasma przewodnictwa), co pozwala mu na przemieszczanie się w materiale i uczestniczenie w przewodnictwie. "Przerwa energetyczna półprzewodników to coś, co umożliwia sterowanie przepływem prądu w układzie załączania i wyłączania bitów informacji" - mówi Mark Peplow z Nature. Oznacza to, że w zasadzie grafen jest poza konkurencją, jeśli chodzi o wytwarzanie w oparciu o niego układów komputerowych.

    "W aplikacjach cyfrowych grafen jest beznadziejny" - mówi Guy Le Lay, naukowiec zajmujący się materiałami elektronicznymi, pracujący w Aix-Marseille. Le Lay nie był zaangażowany w opisywane badania nad silicenowym tranzystorem, jednakże pracował wcześniej z tym materiałem, próbując wytworzyć warstwy tego materiału.

    Kolejną przewagą silicenu nad grafenem jest fakt, że "jest wykonany z tego, na czym zbudowana została Krzemowa Dolina" - mówi Katherine Bourzac z MIT. Co to oznacza w praktyce? Dużo łatwiej jest zintegrować urządzenia wykonane w oparciu o, de facto, krzem niż o węgiel, z dzisiejszymi urządzeniami elektronicznymi opartymi oczywiście o krzem.





    "Jeśli uda się osiągnąć dobre własności silicenu, od razu uda się transferować jego technologię do przemysłu elektronicznego" - mówi Akinwande.

    Jakkolwiek, póki co, własności elektryczne tranzystorów z silicenu nie są zbyt imponujące, a całe urządzenie działa kilka minut, to pozwoliło to na pokazanie, iż można wykorzystać ten materiał do konstrukcji tranzystorów, co jest bardzo dobrą wiadomością dla przemysłu elektronicznego. "Nikt nie spodziewał się, że w tak krótkim czasie uda się zrealizować coś takiego" - mówi Le Lay.

    Powody, dla których silicen otaczał taki sceptycyzm są dosyć proste - nie występuje on jak grafen w przyrodzie, a jego wytwarzanie jest dosyć skomplikowane i tylko kilka laboratoriów potrafi wytworzyć warstwy silicenu, nie mówiąc już o produkcji urządzeń w oparciu o te warstwy.

    Alexander Hellemans wyjaśnia różnicę pomiędzy tymi dwoma materiałami dwuwymiarowymi na łamach IEEE Spectrum:

    Cytat:
    Geim i Nowosielow wyizolowali pojedyncze płatki grafenu wykorzystując nieprzyzwoicie prostą technikę: złuszczali oni warstwy grafitu wykorzystując taśmę klejącą. Wykonanie warstwy silicenu jest o wiele trudniejsze. Nie ma tutaj ekwiwalentu grafitu, z którego można by złuszczać monowarstwy i jest to bardzo problematyczne.


    Silicen produkuje się poprzez odparowywanie atomów krzemu i następnie kondensację ich w warunkach wysokiej próżni do ciała stałego. I tutaj kończą się łatwe rzeczy. Silicen jest wyjątkowo niestabilny, co powoduje, iż nawet wystawienie go na działanie powietrza powoduje jego zniszczenie. A gdzie tutaj jeszcze zrobienie z tego tranzystora?

    Peplow opisuje w magazynie Nature, w jaki sposób zespół Akinwande "ochronił" warstwę silicenu przed niszczycielskim dla niego powietrzem, poprzez umieszczenie silicenu na wąskim srebrnym pasku i następnie przykrycie go grubą na pięć nanometrów warstwą tlenku glinu. Następnie ta 'kanapka' zostaje przewrócona do góry nogami tak, że srebro znajduje się u góry i umieszczona na podłożu z tlenku krzemu. Finalnie, wytrawia się część srebra, zostawiając dwie metalowe wyspy jako elektrody, z fragmentem odsłoniętego silicenu pomiędzy.

    Zespół naukowców opisał swoje dokonania na łamach prestiżowego Nature Nanotechnology. Artykuł ten można przeczytać tutaj http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2014.325.html .

    Póki co jest stanowczo zbyt wcześnie, aby móc orzec, czy silicen jest w stanie spełnić pokładane w nim nadzieje na praktyczne superszybkie aplikacje, ale zgodnie z tym, co mówią niektórzy, na przykład Lok Lew Yan Voon - fizyk, który jako jeden z pierwszych opisywał teoretyczną możliwość powstania materiału takiego jak silicen już w 2007 roku, warto docenić, jak szybko udało się opisywanej grupie zrobić to, co wielu próbowało. Teraz pozostaje tylko wyczekiwać, co stanie się dalej...

    Źródło:

    http://www.sciencealert.com/scientists-build-world-s-first-siliecene-transistor

  • #2 05 Lut 2015 22:36
    Maticool
    Poziom 19  

    News z przed dwóch oczek wyżej? Ale się z nimi prześcigacie...

TME logo Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
TME Logo