Назад в будущее электроники: германий возвращается?

Будущее электроники может заключаться в материале, который связан с ее прошлым.

Исследователи из университета штата Огайо работают над превращением германия — материала, из которого в 1940-х изготавливали транзисторы — в потенциальную альтернативу кремнию.

В ходе годовой встречи Американской ассоциации научного прогресса доцент Джошуа Голдбергер сообщит о продвижении в разработке формы германия под названием германен.

В 2013 году лаборатория Голдбергера стала первой, где удалось создать лист германена толщиной в атом, настолько тонкий, что вполне может считаться двухмерным. С тех пор ученый с командой переделывали атомные связи на вершине и в нижней части листа, и создали гибридные версии материала, которые включали другие атомы, такие как олово.

Цель в том, чтобы сделать материал, который не только передает электроны в 10 раз быстрее кремния, но и лучше поглощает и излучает свет — это основная черта, требуемая для прогресса в сфере эффективных светодиодов и лазеров.

«Мы выяснили, что, настраивая природу этих связей, мы можем настроить электронную структуру материала, а также увеличить или уменьшить поглощение им энергии», сказал Голдбергер. „Гипотетически мы можем создать материал, который в зависимости от этих связей охватывает весь электромагнитный спектр или поглощает различные цвета“.

Исследователи, создавая разные формы германена, попытались использовать традиционные методы производства кремния, насколько это возможно, чтобы любые усовершенствования легко адаптировались промышленностью.

Помимо традиционного полупроводникового применения существует множество прогнозов, согласно которым версия материала с оловом способна проводить электричество со 100%-ной эффективностью при комнатной температуре. Более тяжелый атом олова делает материал двухмерным топологическим изолятором, который проводит электричество лишь на краях, пояснил Голдбергер. Такой материал может иметь место лишь с определенными связями на нижней и верхней поверхности, подобными гидроксидным связям.

В лаборатории ученые подтвердили, что этот теоретический материал может быть химически стабильным. Более того, был создан германен с внедрениями атомов олова вплоть до 9% от общего состава. Ученые показали, что атомы олова обладают значительной преференцией связи с гидроксидом выше и ниже листа. Сейчас исследователи разрабатывают пути подготовки чистых двухмерных производных олова.