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
Ľudstvo čelí ničivej záplave. Netflix ukazuje nové katastrofické sci-fi (TRAILER)
Dojazd 600 km a veľa miesta. Mitsubishi predstavilo nový elektromobil pre Európu, cena však zarazí
Príjmajú drastické zákony, aby ochránili ľudí. Svet konečne začal bojovať proti neviditeľnému nepriateľovi
Najnovšie filmy si môžeš pozrieť s 50 % zľavou. Na Slovensko sa vracia veľká akcia
Vedci ostali šokovaní: ChatGPT vyriešil 2000-ročný matematický problém kurióznym spôsobom
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Rebríček najhorších SUV na slovenskom trhu: Tieto autá technickou kontrolou len tak neprejdú, tvrdia odborníci
MIMORIADNE: Polícia zadržala známeho podnikateľa. Je podozrivý zo zločinu voči maloletým
Zabraňuje návalom hladu a brzdí priberanie: Biohacking trik Kristen Bell zaujal odborníkov na výživu
Obyčajný zápal močového mechúra môže byť prvým príznakom rakoviny. Vedci objavili prekvapivú súvislosť
Prelomový objav v boji s Parkinsonovou chorobou: Vedci odhalili, ako toxické proteíny ničia bunky
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Zrodila sa technológia, ktorá berie dych. Lietadlo obalené bublinou môže znamenať revolúciu v histórii letectva
- Stroj zo studenej vojny prerobili na toto. Svetová veľmoc uchvátila svet, môže mať zákerné úmysly
- Slovákom leží v zuboch dodnes. Toto je príbeh filmu, kvôli ktorému Habera zažaloval Tarantinovho žiaka
- Hovoria o najlepšom filme posledných rokov. Oscarové prekvapenie je konečne online
- Ponúka silný motor za dostupné ceny. Volkswagen spustil na Slovensku predpredaj nového SUV
-
- Zrodila sa technológia, ktorá berie dych. Lietadlo obalené bublinou môže znamenať revolúciu v histórii letectva
- Hovoria o najlepšom filme posledných rokov. Oscarové prekvapenie je konečne online
- Stroj zo studenej vojny prerobili na toto. Svetová veľmoc uchvátila svet, môže mať zákerné úmysly
- Ponúka silný motor za dostupné ceny. Volkswagen spustil na Slovensku predpredaj nového SUV
- Slovákom leží v zuboch dodnes. Toto je príbeh filmu, kvôli ktorému Habera zažaloval Tarantinovho žiaka
-
- Na objavenie čakal 140 miliónov rokov. 15 km pod Európou našli vedci stratený svet
- Na Slovensku odštartovala nová TV stanica. Dá sa pozerať úplne zadarmo a je v HD kvalite
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- Zrodila sa technológia, ktorá berie dych. Lietadlo obalené bublinou môže znamenať revolúciu v histórii letectva
- Nič podobné nenašli vyše 150 rokov. Záhadný kameň v Egypte odhalil „posolstvo“ staré 2263 rokov
Poľsko sa výrazne vojensky vyzbrojuje. Do konca roka chce posilniť svoju kľúčovú zónu
Kybernetická éra sa ukázala v Košiciach. SlovakiaTech 2025 láme všetky očakávania
Realita o elektroautách prekvapila celé Slovensko. Len malá časť ľudí má reálnu skúsenosť za volantom
Nečakaná krajina zbrojí na úroveň veľmocí. Od Izraelu kúpila zbrane za vyše 2 miliardy eur
Nenápadný faktor nás oberá o miliardy eur: Európska únia je pod tlakom extrémnych javov, ničia ekonomiku štátov
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP