| phys.org

Електричний дріт завширшки в декілька атомів

Електричний дріт завширшки в декілька атомів


У світі нескінченно малих речей на стику двох штучно з’єднаних матеріалів можуть відбутися досить несподівані явища. І часом такі явища можна змусити працювати на свою користь. Це наочно продемонстрували вчені з Швейцарського федерального політехнічного університету Лозанни (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), яким вдалося створити в зоні контакту двох різних ізоляційних матеріалів струмопровідну область, шириною всього в декілька атомів. Ці канали, які можна вважати самими тонкими електричними провідниками в світі на сьогоднішній день, можуть бути використані у створенні нового покоління наноелектронних пристроїв, елементів сонячних батарей і матеріалів зі складною структурою, так званих метаматеріалів.

Отриманню такого незвичайного ефекту передувала тривала робота швейцарських вчених, що вивчали властивості різних двовимірних матеріалів, товщина яких становить від одного до кількох атомів. Як і найвідоміший двовимірний матеріал, графен, інші подібні матеріали мають шестигранну кристалічну решітку. Але на відміну від графена, який складається виключно з атомів вуглецю і є електричним провідником, інші двовимірні матеріали, що згадуються в результатах досліджень, є електричними ізоляторами і складаються з декількох типів атомів.

Реалізувати свої задумки вченим дозволив нітрид бору (BN), двовимірний матеріал, що складається з атомів двох видів. У його природному вигляді "лист" нітриду бору діє як ізолятор і не може проводити електричний струм. Однак, невелика хімічна модифікація, з краю листа матеріалу, дозволила вченим "організувати" шлях для руху електронів.

Виготовлення токопровідного каналу є двоступеневою операцією. На першому етапі на лист нітриду бору, над кожним атомом бору, "встановлюється" атом водню. Зі протилежного боку атом водню "встановлюється" навпроти кожного атома азоту. Шар нітриду бору, "затиснутий" з обох боків атомами водню та розташований на стику двох "оброблених" листів, стає провідником електричного струму, формуючи провідний канал завширшки в декілька атомів.

Слід зазначити, що у даної технології може стати внагоді у багатьох областях застосування. "Нові провідники струму можуть зіграти велику роль у розробці компактних і потужних мікро- і наноелектронних пристроїв. Провідники, що виготовляються методом традиційної літографії, можуть мати ширину не менше 20 нанометрів, що приблизно дорівнює сотні атомів" - розповідає Джованні Пицци (Giovanni Pizzi), один з учених, що брал участь у цих дослідженнях, - "Наші ж провідники, шириною в декілька атомів, можуть з таким же успіхом з’єднувати різні частини процесорів та інших чіпів, дозволяючи робити їх компоновку настільки щільною, наскільки це взагалі можливо".

Зауважимо, що більшість робіт, виконаних швейцарськими вченими в рамках цих досліджень, є теоретичними, перевіреними за допомогою математичних моделей. А незабаром вчені збираються залучити до своїх досліджень учених-практиків, за участю яких можуть бути отримані реальні зразки нових провідників і проведені вимірювання їх електричних характеристик.
Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль