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.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneNa 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

Majú 50-tisíc rezervácií, ale hrozí im koniec. Revolučný solárny elektromobil bojuje o prežitie

Slovensko čelí novej ruskej hrozbe, následky uvidíme všetci. Susedná krajina už na ňu doplatila

V kinách pohorel, online je obrovský hitom. Akčný veľkofilm ovládol celosvetovú sledovanosť

Najlacnejší elektromobil BYD dostane brutálne vylepšenie. Teraz mu už bude ťažké odolať

Nebudeš si vedieť vybrať. Netflix a ďalší v októbri uvedú najväčšie novinky roka (PREHĽAD)
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Tradičný výrobca po 34 rokoch zatvára závod, prepúšťa 487 ľudí. Jeho produkty majú Slováci v kúpeľniach

Černák sa priznal k mafiánskej poprave spred 31 rokov. Súd rozhodol o jeho treste

Štát zasiahol do cien benzínu a nafty. Od dnes platí nové pravidlo pre čerpacie stanice

Pokuta cez 8 000 eur: Slováci si chybne myslia, že komín stačí čistiť raz ročne

Ikonická značka zmenila logo. Tradičný výrobca je na trhu 105 rokov, výrobu má v Michalovciach
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- V kinách pohorel, online je obrovský hitom. Akčný veľkofilm ovládol celosvetovú sledovanosť
- Ukrajinské F-16 narazili na väčší problém než Rusi. Až polovica z nich je mimo služby
- Majú zásoby 100 miliárd m³. Slovensko môže získať nový veľký zdroj plynu, spustia ho už čoskoro
- Má 1 113 koní a dojazd 1 770 km. Obor od známej značky mieri do predaja za nízku cenu
- Slováci si pred STK musia skontrolovať ďalšiu vec. Inak môžu domov odísť bez auta
-
- Majú zásoby 100 miliárd m³. Slovensko môže získať nový veľký zdroj plynu, spustia ho už čoskoro
- Všetci ich chcú vidieť. Streamovacia služba zažíva historický nával divákov
- Má 1 113 koní a dojazd 1 770 km. Obor od známej značky mieri do predaja za nízku cenu
- Prelom pre elektromobily sa blíži. Batérie novej generácie budú ľahšie a lacnejšie, chce ich aj VW
- V kinách pohorel, online je obrovský hitom. Akčný veľkofilm ovládol celosvetovú sledovanosť
-
- Majú zásoby 100 miliárd m³. Slovensko môže získať nový veľký zdroj plynu, spustia ho už čoskoro
- Volkswagen prekvapil cenou. Nový elektrický sedan stojí len 11 000 eur a má dojazd 555 km
- Netflix ovládla nová česká komédia. V kinách ju skoro nikto nevidel
- Všetci ich chcú vidieť. Streamovacia služba zažíva historický nával divákov
- Má 1 113 koní a dojazd 1 770 km. Obor od známej značky mieri do predaja za nízku cenu
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Tradičný výrobca po 34 rokoch zatvára závod, prepúšťa 487 ľudí. Jeho produkty majú Slováci v kúpeľniach

Černák sa priznal k mafiánskej poprave spred 31 rokov. Súd rozhodol o jeho treste

Štát zasiahol do cien benzínu a nafty. Od dnes platí nové pravidlo pre čerpacie stanice

Pokuta cez 8 000 eur: Slováci si chybne myslia, že komín stačí čistiť raz ročne

