Печать Электронная почта Закладка

Наука Каждый День (19 января 2010) — совместная научно-исследовательская работа принесла миру шаг ближе к производству нового материала, на котором могла базироваться будущая нанотехнология. Исследователи по всей Европе, включая Национальную Физическую Лабораторию Великобритании (NPL), продемонстрировали, как невероятный материал, graphene, мог держать под контролем будущее быстродействующей электроники, такой как микрожареный картофель и touchscreen технология.

Graphene долго показывал потенциал, но был ранее только произведен на очень мелкомасштабный, ограничивая, как хорошо это могло быть измерено, понято и развито. Работа, опубликованная 17-ого января, в Нанотехнологии Природы, объясняет, как исследователи, впервые, произвели graphene для размера и качества, где это может быть фактически развито, и успешно измерило свои электрические особенности. Эти существенные прорывы преодолевают два из самых больших барьеров к расширению технологии.

Технология для будущего

Graphene - относительно новая форма углерода, составленного из единственного слоя атомов, устроенных в сформированной решетке сот. Несмотря на то, чтобы быть одним толстым атомом и химически простой, graphene's является чрезвычайно сильным и очень проводящим, делая это идеал для быстродействующей электроники, photonics и вне.

Graphene - сильный кандидат, чтобы заменить полупроводниковые кристаллы. Закон Моора замечает, что плотность транзисторов на интегральной схеме удваивается каждые два года, но кремний, и другие существующие материалы транзистора, как думают, близко к минимальному размеру, где они могут остаться эффективными. Транзисторы Graphene могут потенциально бежать на более быстрых скоростях и справиться с более высокими температурами. Graphene мог быть решением обеспечения вычислительной технологии, чтобы продолжить расти во власти, сжимаясь в размере, расширяя жизнь закона Моора на многие годы.

Большие изготовители микрочипа, такие как IBM и Интел открыто выразили интерес к потенциалу graphene как материал, на котором могло базироваться будущее вычисление.

У Graphene также есть потенциал для захватывающих новых новшеств, таких как технология touchscreen, ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МОНИТОРЫ и солнечные ячейки. Его беспрецедентная сила и прозрачность делают это прекрасным для этих заявлений, и его проводимость была бы предложения значительное увеличение в эффективности на существующих материалах.

Рост к размеру годному к употреблению, поддерживая качество

До сих пор graphene достаточного качества был только произведен в форме маленьких хлопьев крошечных фракций миллиметра, используя кропотливые методы, такие как снимание слоев от кристаллов графита с клейкой лентой. Производство годной к употреблению электроники требует, чтобы намного большие области материала были выращены. Этот проект видел, что исследователи, впервые, производят и успешно управляют большим количеством электронных устройств от значительной области graphene слоев (приблизительно 50 mm2).

graphene образец, был произведен epitaxially - процесс роста одного кристаллического слоя на другом - на кремниевом карбиде. Наличие такого существенного образца не только доказывает, что это может быть сделано практическим, масштабируемым способом, но также и разрешено ученых, чтобы лучше понять важные свойства.

Измерение сопротивления

Второй ключевой прорыв проекта измерял электрические особенности graphene с беспрецедентной точностью, прокладывая путь к удобным и точным стандартам, которые будут установлены. Для продуктов, таких как транзисторы в компьютерах, чтобы работать эффективно и быть коммерчески жизнеспособными, изготовители должны быть в состоянии сделать такие измерения с невероятной точностью против согласованного международного стандарта.

Международный стандарт для электрического сопротивления обеспечен Квантовым Эффектом Зала, явление, посредством чего электрические свойства в 2-ых материалах могут быть определены базируемые только на фундаментальных константах природы.

Эффект был, до сих пор, только продемонстрирован с достаточной точностью в небольшом количестве обычных полупроводников. Кроме того, такие измерения нуждаются в температурах близко к абсолютному нолю, объединенному с очень сильными магнитными полями, и только несколько специализированных лабораторий в мире могут достигнуть этих условий.

Graphene долго давали чаевые, чтобы обеспечить еще лучший стандарт, но образцы были неадекватны, чтобы доказать это. Производя образцы достаточного размера и качества, и точно демонстрируют сопротивление Зала, команда доказала, что у graphene есть потенциал, чтобы заменить обычные полупроводники в массовом масштабе.

Кроме того graphene показывает Квантовый Эффект Зала в намного более высоких температурах. Это означает, что graphene стандарт сопротивления мог использоваться намного более широко, поскольку больше лабораторий может достигнуть условий, требуемых для его использования. В дополнение к его преимуществам операционной скорости и длительности, это также ускорило бы производство и уменьшило бы затраты будущей технологии электроники, основанной на graphene

Профессор Александр Цэленчук от Квантовой Группы Обнаружения NPL и ведущий автор на бумаге Нанотехнологии Природы наблюдают: "Это является действительно сенсационным, которого большая область эпитаксиального graphene, продемонстрированного не только структурная непрерывность, но также и степень совершенствования, потребовала для точных электрических измерений на паритете с обычными полупроводниками с намного более длинной историей развития."

Где теперь?

Исследовательская группа не довольна оставить это там. Они надеются продолжить демонстрировать еще более точное измерение, так же как точное измерение в еще более высоких температурах. Они в настоящее время ищут финансирование ЕС, чтобы двигаться, это отправляет.

Доктор ДЖТ Дженссен, Товарищ NPL, который воздействовал на проект, сказал: "Мы положили основу для будущего graphene производства, и будем стремиться в нашем продолжающемся исследовании обеспечить большее понимание этого захватывающего материала. Проблема для промышленности в ближайшие годы будет состоять в том, чтобы повысить материал практическим способом удовлетворить новым требованиям технологии. Мы сделали огромный шаг вперед, и как только производственные процессы находятся в месте, мы надеемся, что graphene предложит миру более быструю и более дешевую альтернативу обычным полупроводникам."

Исследование было совместным проектом, который несет Национальная Физическая Лаборатория; университет Chalmers Технологии, Göteborg, Швеция; Политекнико ди Милано, Италия; университет Linköping, Швеция и Ланкастерский университет, Великобритания. Измерение было выполнено Квантовой Группой Обнаружения в Великобритании в Национальной Физической Лаборатории, Teddington, Великобритания.

Технические детали

Образец был выращен epitaxially, удаляя все кремниевые атомы управляемым способом от единственного поверхностного слоя кремниевого карбида и позволяя остающийся углерод сформироваться почти идеал graphene монослой. Следующий шаг должен был использовать стандартные методы микроизготовления, такие как литография электронного луча и реактивное ионное травление, чтобы произвести устройства, располагающиеся в боковом размере от нескольких микрометров (1 микрометр = 0.001 мм) к сотням микрометров и все еще только одному углеродистому толстому атому. Все устройства, измеренные пока, показали желательные электронные особенности.

Квантовый Эффект Зала

Это появляется, куда электрический ток течет через два размерных материала в перпендикулярном магнитном поле, и напряжение в материале измерено перпендикуляр и к электрическому току и к области. В пределах определенных периодических интервалов области отношение этого поперечного напряжения к потоку, известному как сопротивление Зала, определено только известной комбинацией фундаментальных констант природы - постоянный h Планка и электронное обвинение e.

Из-за этой универсальности Квантовый эффект Зала обеспечивает основание для стандарта сопротивления, в принципе независимого от специфического образца, материала или установки измерения.

Квантовый эффект Зала был, до сих пор, только точно продемонстрирован с достаточной точностью в небольшом количестве обычных полупроводников, таких как Си и группа III-V heterostructures. Из-за его уникальной электронной структуры graphene долго давали чаевые, чтобы обеспечить еще лучший стандарт, но небольшой размер хлопьев graphene и недостаточное качество ранних graphene фильмов не позволяли точным измерениям быть выполненными.

---

Источник Истории:

Приспособленный от материалов обеспечил Национальной Физической Лабораторией.

---

Ссылка Журнала:

1. Tzalenchuk и др. К квантовому стандарту сопротивления, основанному на эпитаксиальном graphene. Нанотехнология Природы, 2010; ДОИ: 10.1038/nnano.2009.474

Связанные Истории

---

Поиск Наука Каждый День

---

Найдите с ключевым словом (ами):

Войдите в ключевое слово или фразу, чтобы искать архивы Сайенседэйли связанные темы новостей,
истории последних новостей, справочные статьи, видео науки, изображения, и книги.

Только В:

Рециркуляция Революции