Vedcom sa podarilo vytvoriť prvý funkčný grafénový polovodič, ktorý môže v budúcnosti vydláždiť cestu pre výrazne rýchlejšie čipy a kvantové počítače, uvádza nová štúdia. TASR informuje podľa správy servera Live Science.
Na výrobu tranzistorov sa používajú materiály zvané polovodiče, ktoré za istých podmienok dokážu meniť svoje vlastnosti z izolantov na vodiče a naopak. Pri správnej teplote a dodaní istého množstva energie umožňujú vedenie elektrónov.
Väčšina dnešných elektronických čipov využíva tranzistory vyrobené z kremíka, no tento materiál sa dostáva na hranicu svojich možností, uvádza Walt de Heer z Georgijského inštitútu technológie, hlavný autor štúdie zverejnenej minulý týždeň v časopise Nature. Limity, na ktoré kremík naráža, je maximálna rýchlosť prepínania medzi zapnutým (vodivým) a vypnutým (nevodivým) stavom tranzistoru, množstvo tepla vznikajúce elektrickým odporom a najmenšia možná veľkosť tranzistorov.
Vedci na tvorbu nového materiálu použili tzv. epitaxiálny grafén. Tento typ grafénu má atómy uhlíka usporiadané do šesťuholníkovej mriežky, jediná vrstva atómov uhlíka sa potom chemicky spojí s atómami karbidu kremíka a spoločne vytvoria materiál s desaťnásobne vyššou mobilitou elektrónov ako čistý kremík.
Vyššia mobilita elektrónov znamená, že materiál pri vedení elektrického prúdu kladie elektrónom menší odpor, čo znamená menšie zahrievanie sa materiálu, a tým aj menšie straty energie. Takýto materiál je preto schopný fungovať pri vyšších, rádovo teraherzových frekvenciách, ktoré desaťnásobne prevyšujú v súčasnosti používané tranzistory vyrábané z kremíka, dodáva štúdia.
Grafén však napriek svojim výhodným vlastnostiam v minulosti nikdy nebol využitý ako polovodič. Nemá totiž žiadne tzv. zakázané pásmo – čo je energetický rozdiel medzi valenčným a vodivostným pásmom tuhej látky, inými slovami to predstavuje minimálne množstvo energie potrebné na to, aby sa z izolantu stal vodič. Práve zakázané pásmo umožňuje, že sa tranzistor zapína a vypína a striedavo vedie a nevedie prúd. Grafén preto bolo potrebné upraviť, aby zakázané pásmo získal. V minulosti však tieto úpravy zhoršovali jeho ostatné vlastnosti.
Vedcom sa zhoršovaniu vlastností podarilo zabrániť pomocou špeciálnych pecí a cyklov zohrievania a ochladzovania pri tepelnom spracovaní materiálu. Atómy uhlíka po spojení s kremíkom „dotujú“ systém elektrónmi a spoločne vytvárajú polovodič so zakázaným pásmom.
Prechod z výroby čisto kremíkových polovodičov na kremíkovo-grafénové polovodiče je podľa de Heera pomerne ľahko uskutočniteľný a otvára dvere k výrobe kvantových počítačov.
„Elektróny v graféne majú, podobne ako svetlo, vlastnosti podobné vlnám z kvantovej mechaniky, ktoré možno využiť najmä pri extrémne nízkych teplotách,“ uvádza de Heer. Schopnosť materiálov viesť elektrinu a klásť pritom prechodu elektrónov nemerateľne malý odpor sa nazýva supravodivosť. Nevýhodou však je, že na vytvorenie supravodivosti sú v súčasnosti potrebné extrémne podmienky s teplotou blížiacou sa absolútnej nule.
De Heer dodáva, že grafénové polovodiče ešte len musia dokázať, že sú skutočne lepšie ako supravodivosť aktuálne využívaná v najpokročilejších kvantových počítačoch. A práve to chcú vedci zistiť v rámci ďalšieho výskumu.
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Marvel schytal poriadnu facku. Najväčšie seriálové prekvapenie 2024 je vrcholom komiksovej zábavy, toto musíš vidieť
AKTUÁLNE: Výnimočná náhrada pre Slovákov. Markíza odhalila odškodné za výpadok Voyo (+ako ho získať)
Takéto hodinky si ešte nevidel. Samsung aj Apple práve dostali ťažkú konkurenciu s ohromnou výdržou
Obľúbená služba Slovákov odhalila svoje esá. S týmito novinkami chce zničiť Netflix
Najlepšie sci-fi našej generácie sa vracia do kín. Slováci si ho pozrú len na jednom mieste
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Pochová elektromobily aj spaľováky. Nový motor váži len 32 kg a má astronomický výkon
- Potupa neutícha: Odhalili, čo poháňa ruské kamikadze drony
- Sylvester Stallone láme kosti ako mafiánsky boss. Videli sme pokračovanie megahitu, oplatí sa pozerať?
- Rusko zradil dlhoročný spojenec. Ukrajine začal posielať obrovské množstvo zbraní
- Obľúbená TV stanica Slovákov prekvapuje. Odvysiela najväčšie televízne hity
-
- Potupa neutícha: Odhalili, čo poháňa ruské kamikadze drony
- Pochová elektromobily aj spaľováky. Nový motor váži len 32 kg a má astronomický výkon
- Dočkali sme sa: Nový Deadpool prichádza na internet. Vieme, kde a kedy si ho pozrieš
- Dostal pokutu 100 000 €. Toto za žiadnu cenu nerob za volantom
- Rusko zradil dlhoročný spojenec. Ukrajine začal posielať obrovské množstvo zbraní
-
- Dostal pokutu 100 000 €. Toto za žiadnu cenu nerob za volantom
- Toto NASA nikdy nedokázala. SpaceX práve prepísal históriu ľudstva vo vesmíre, teraz mieri na Mars
- Oklame radar a má rýchlosť 1 400 km/h. Čína má neviditeľnú stíhačku s podozrivým tvarom
- Potupa neutícha: Odhalili, čo poháňa ruské kamikadze drony
- Rusko zradil dlhoročný spojenec. Ukrajine začal posielať obrovské množstvo zbraní
Notebooky budú mať „nekonečnú“ výdrž. Intel a BOE vyvinuli špeciálny displej s frekvenciou 1 Hz
Vďaka Muskovi prefíkane odhalia neviditeľné drony. Číňania šokovali svet, takto vyhrajú každú vojnu
Ceny plynu brutálne narastú. Vláda má Slovákom vziať 500 miliónov eur
Aktualizáciou obišli zákaz. Obľúbená sociálna sieť už znova funguje
Alarmujúca situácia v EÚ. Predaje áut sa prudko prepadli, priemysel čelí obrovským problémom
Copyright© 2024 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené