Полевой транзистор на основе нанотрубки
На основе полупроводниковой или металлической нанотрубки удалось выполнить полевые транзисторы, работающие при комнатной температуре. Структура транзистора имеет вид, показанный на рисунке.
На кремниевой подложке формируют слой SiO2. На поверхности SiO2 формируются платиновые электроды. На электроды укладывается нанотрубка. Напряжение, управляющее проводимостью нанотрубки прикладывется к кремниевой подложке.
Поскольку размеры нанотрубок: длина от десятка нанометра, диаметр единицы нанометров и это экспериментально доказано, то возможно изготовление активных элементов нанометровых размеров.
Однако существуют причины, не пускающие нанотрубки в «большую электронику»:
o невозможность синтезировать нанотрубки четко определенных размеров, характеризующиеся определенными свойствами. Другими словами — при синтезе каждый раз получаются нанотрубки с другими свойствами, разбег которых не позволяет использовать их серийно;
o нагрев и значительные потери энергии в местах соединения «металл-нанотрубка» из-за высокого сопротивления соединения.
Графен
Графе́н — слой атомов углерода, соединённых в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и хорошей теплопроводностью. Высокая подвижность носителей тока при комнатной температуре делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.
Впервые графен был синтезирован Андреем Геймом и Новоселовым.
В 2004 году была опубликована работа, где сообщалось о получении графена на подложке окисленного кремния. Этот метод получения графена гораздо ближе к промышленному производству. Свойства такой плёнки оказались эквивалентны свойствам графена.
. В марте 2006 года группа исследователей заявила, что ими был получен полевой транзистор на графене, Исследователи полагают, что благодаря их достижениям в скором времени появится новый класс графеновой наноэлектроники с базовой толщиной транзисторов до 10 нм.
. В одной статье предлагается создать тонкие полоски графена с такой шириной, чтобы благодаря квантово-размерному эффекту возникала запрещенная зона (28 мэВ соответствует ширине полоски 20 нм 0,028эВ). Благодаря высокой подвижности (имеется в виду, что подвижность выше чем в кремнии, используемом в микроэлектронике) 104 см2·В−1·с−1 быстродействие такого транзистора будет заметно выше..
Графан
Международная группа ученых разработала метод получения графана – гидрированного производного графена (материала, представляющего собой листы моноатомной толщины, образованные атомами углерода). Ученые из Великобритании, России и Нидерландов утверждают, что изолирующие свойства графана дополняют отличные проводящие свойства графена, открывая новые перспективы для разработки графеновой наноэлектроники.
В результате добавле-ния атомов водорода к графену (вверху) образуется графан (внизу).
Ученые, открывшее это превращение, в 2004 году были первыми исследо-вателями, относительно не-сложным методом полу-чившими графен.
«Химическая модифи-кация вносит изменения в электронную структуру графена, создавая ненулевую запрещенную зону»,
Становится возможным получить цельный лист графана, напоминающий пластик, и затем с помощью «волшебного карандаша» удалять из его структуры водород. Работа такого «волшебного карандаша», возможно, будет основана на сканирующем принципе.