Новый двумерный материал может отодвинуть графен на задний план - «Наука и технологии»

Новый материал, кристаллическая решетка которого имеет одноатомную толщину, был найден учеными из университета Кентукки, США, университета Даймлера, Германия, и Института электронных структур и лазеров (IESL), Греция. Этот материал, состоящий из атомов кремния, бора и азота, может, в отличие от графена, иметь проводящие или полупроводниковые свойства. И эта особенность позволит новому материалу отодвинуть графен на задний план в области разработки новых цифровых электронных технологий.

Согласно имеющимся данным, новый материал Si2BN существует пока только в теории в виде математических моделей, образцы такого материала еще ни разу не были получены даже в лабораторных условиях. "Тем не менее, в составе материала присутствуют только недорогие и очень распространенные химические элементы, а сам материал должен обладать высокой стабильностью" - рассказывает Мэдху Менона (Madhu Menon), доктор философии в области физики из университета Кентукки, - "И этом материал имеет перспективу стать одной из самых сильных альтернатив графену, который сейчас пытаются использовать в качестве замены кремнию в электронике".

Исследования, направленные на поиски двумерных полупроводниковых материалов, привели ученых к новому классу материалов, состоящих из трех слоев химических элементов, имеющих название переходных металлических дихалькогенидов (transition-metal dichalcogenide, TMDC). В большинстве случаев TMDC-материалы являются полупроводниками и, благодаря этому, их можно использовать в качестве материала для элементов структуры мощных микропроцессоров, работающих с более высокой эффективностью, нежели процессоры на основе кремния. Однако, существующие TMDC-материалы имеют большую толщину, нежели графен, и состоят из элементов, которые достаточно редки и, поэтому, дороги.

Ученые создали еще целый ряд материалов, в чем-то подобных графену, однако, все из них имеют свои собственные недостатки. Силицен, к примеру, не имеет абсолютно плоской поверхности, на нанометровом уровне его уже нельзя рассматривать как абсолютно плоский материал. А некоторые другие материалы отличаются слабой стабильностью, они могут существовать в своем исходном виде самое большее в течение нескольких часов.

Новый материал Si2BN имеет металлическую природу, но путем добавки атомов других элементов ширина его запрещенной зоны может быть изменена так, что материал может стать или проводником или полупроводником. Графен также можно превратить в полупроводник путем воздействия на него механическим усилием или внешним магнитным полем, но такой подход абсолютно неприемлем при создании полупроводниковых устройств, солнечных батарей и т.п.

Присутствие большого количества кремния в новом материале предполагает возможность его использования в существующих технологиях производства полупроводниковых приборов. И это является весьма значительным преимуществом, которое позволит полупроводниковой промышленности перейти на новый материал без кардинальной перестройки и огромных дополнительных капиталовложений.

Теперь дело остается лишь за малым. Ученым потребуется разработать технологию синтеза материала Si2BN и проверить соответствие его расчетных характеристик характеристикам, полученным экспериментальным путем. Только на практическую реализацию этого "малого" может уйти от нескольких месяцев до нескольких десятков лет.