Какими уникальными свойствами обладает графен? Каковы перспективы его применения в наноэлектронике? И как получить трехмерные кристаллы? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Сергей Морозов.
Кроме того, что графен имеет большое значение для физики (по сути дела, это новый физический объект), оказалось, что он имеет огромные перспективы для каких-то приложений, будущих устройств, которые на сегодняшний день кажутся гипотетическими, но уже сегодня видно, что в ближайшее время такие устройства могут появиться. Что обратило на себя внимание в первую очередь — это огромные подвижности, которые существуют в графене. И поэтому имеются перспективы использования его в каких-то быстродействующих электронных приборах, в графеновых транзисторах. Но применения, естественно, связаны не только с потенциальной физической возможностью реализации того или иного физического эффекта на практике, но и с экономической целесообразностью.
Оказалось, что у графена есть целая совокупность интересных свойств. Во-первых, кроме того, что он является высокопроводящим материалом, мы легко можем управлять его проводимостью, он почти прозрачен и поглощает около 2% света, причем в широком диапазоне температур. Коэффициент поглощения равен π (пи), умноженное на постоянную тонкой структуры. То есть, глядя на графен, фактически вы видите постоянную тонкой структуры. Довольно забавно. 2% — это столько поглощает оконное стекло. Поэтому на основе графена можно делать, например, жидкокристаллические дисплеи, используя материал в качестве внешнего электрода. Требование к нему — быть как можно более прозрачным и при этом хорошо проводить. И по той же причине — высокая прозрачность и высокая проводимость — графен может быть использован в солнечных батареях и в фотоэлектронных датчиках.
Одной из первых ласточек в сфере трехмерных кристаллов стали слоистые структуры на основе графена, нитрида бора и дисульфидов некоторых металлов, которые позволили сконструировать транзистор, работающий на основе туннельного эффекта, но из-за специфики зоны электронных свойств графена этим туннельным эффектом можно очень эффективно управлять. В таких транзисторах уже получено отношение сопротивления в закрытом и открытом состоянии, превышающих миллион, что, безусловно, достаточно для цифровой электроники.
