Американским ученым из Национальной лаборатории Л. Беркли Министерства энергетики удалось провести эксперимент, в результате которого построенная структура из графена показала способность переходить из одного фазного состояния в другое при воздействии на него определенного напряжения.
Это первый успешный эксперимент, так что рассуждать о его коммерческой реализации пока еще слишком рано.
Результаты данного исследования были обнародованы в научном журнале Nature.
Устройство конструкции
Созданная конструкция, которая имитирует транзистор, реализована из трех слоев графена (один слой имеет толщину в атом) и двух слоев их нитрида бора, которые упаковывают графен с обоих сторон.
А уже к внешним слоям нитрида бора присоединены электроды. Для того, чтобы эксперимент удался, возникла необходимость охладить полученную структуру до 5 Кельвин.
При этом управляющие напряжения были вынуждены долго подбирать экспериментальным путем, так как теория сверхпроводимости при повышенных температурах до сих пор имеет огромные пробелы.
В результате этого при определенном напряжении сформированный «транзистор» переставал пропускать электрический ток – закрывался, а как только начинали увеличивать мощность или еще больше снижать температуру (снижали ниже 40 мК), трансформировался в сверхпроводник и вновь начинал пропускать электричество.
При этом физика процесса такова
Нитрид бора имеет шестиугольную структуру, очень сильно напоминающую структуру графена, но так как расстояние между атомами отлично, то совпадение происходит только на некоторых участках.
При этом, когда накладываются структуры одна на другую, формируется муаровая сверхрешетка с периодически повторяющимися участками (приблизительно через 10 нм), где происходит совпадение ячеек. Именно в этих областях и допустимо сформировать транзисторные переходы.
При этом, когда температура равна 5 Кельвин и до некоторого значения напряжения образованная структура есть ни что иное как моттовский диэлектрик. В теоретических выкладках проводимость электронов должна присутствовать, но по причине сильной взаимосвязи электронов этого не наблюдается.
Вывести из такого состояния конструкцию можно воздействием сильного электромагнитного поля или еще больше охладить структуру.
При таких воздействиях в локальных областях электроны перестают удерживать друг друга и как бы сваливаются в образованные колодцы в местах, где кристаллическая решетка совпадает и тем самым графеновый транзистор открывается.
После того как данная технология будет полностью обкатана и выведена на коммерческое использование, это позволит выполнять электронные устройства еще меньших размеров и при этом их себестоимость будет еще ниже.
Если понравилась статья, тогда оцените ее лайком и спасибо за ваше драгоценное внимание!
