Когда микропроцессоры достигнут 12 hm произойдет переход на графен
Эксклюзивные качества графена открывают большое количество возможностей, как утилитарного использования, так и основательных исследовательских работ на совершенно новом уровне, рассказывают специалисты.
Одно из вероятных «амплуа» графена — это применение его в роли сверхпроводника, и в роли базы сверхпроводящего транзистора, говорит управляющий лабораторией спектроскопии наноструктур Факультета спектроскопии РАН, доктор Юрий Лозовик.
Графен (он же, к слову, представитель двумерных кристаллов, существование которых на протяжении продолжительного времени казалось невыполнимым) был в первый раз получен в 2004 году Андреем Геймом и Новоселовым. После присуждения им в 2010 году Нобелевской премии про это понимают очень многие. Но импульс, приведший к возникновению графена, запустили еще еще до данного — в дальнем 1947 году, когда в компании Bell Уильямом Шокли, Джоном Бардиным и Уолтером Браттейном был придуман триод.
До возникновения транзисторов вся автоэлектроника основывалась на криогенных лампах, не поддающихся масштабируемости, другими словами регулярно понижать их объем невозможно, в связи с тем что при этом меняются и их качества. Изобретение транзистора поменяло картину кардинально. Сейчас закону Мура, по которому число транзисторов в микросхемах каждые 1,5-2 года умножается, больше 40 лет. В 2016 году свойственный объем транзисторов составляет 32 hm. Ожидается, что в 2014 году он составит 22 hm, затем предполагается очередной прыжок — до 12 hm.
Имеется ли жизнь вне 12 hm с применением обширно применяемого в настоящее время кремния — большой вопрос, рассказывают отечественные физики.
Все дело в том, что физические качества полупроводника при существенном понижении объема могут изменяться, в связи с тем что этап сетки микрокластеров несколько другой, чем у масштабного полупроводника. Также, в случае если кластер весьма небольшой, то в нем может не очутиться включений, а конкретнее они устанавливают качество полупроводника (какой он — n- либо p- вида). Огромное значение имеет и то, где располагается примесь — в центре кластера либо на его границе возле правящего электрода. Увлекателен также вопрос — реализуем ли процесс масштабируемой нанолитографии? Потому что в соответствии с показателем Рэлея при функционировании на длине волны порядка 40 hm, сделать при помощи стандартной фотолитографии 12-нанометровую точку нельзя. И это лишь часть серьезных проблем.
Графен, с позиции законопроекта Мура,- его безоговорочный лимит, в любом случае, в одном из измерений, так как это пленка шириной в 1 атом. Кроме того качества графена совместимы с классической тонкой технологией полупроводникового транзистора; при этом его стабильность в 200 раз выше стали, теплопроводность ощутимо выше меди (в связи с тем что одной из основных неприятностей транзисторов считается их подогрев, то это очень принципиально), очень большая маневренность электронов (другими словами небольшое удельное противодействие).
Более, быть может, и не менее любопытными считаются странные электронные качества графена. Они прекрасно описываются модификацией, в которой область проводимости и атомная область разделены друг от дружки свежий щелью. Это 2 конуса, соприкасающиеся в собственных верхушках, другими словами графен — это проводник с свежий энергетической щелью и свежими действенными массами электронов и дырок. Таким образом в итоге симметрии системы электроны и дырки по действию делаются похожи на ультрарелятивистские частички.
С помощью некоторых устройств (к примеру, с помощью размена такими квазичастицами, как фононы либо плазмоны) ультрарелятивистские электроны графена имеют дееспособность совокупляться, другими словами графен вполне может быть сверхпроводником.
«Когда мы оцениваем аккуратный графен, то речь в данном случае идет о многозонном спаривании, другими словами спаривании, в котором принимают участие частички из различных зон — и из зоны проводимости и из атомной зоны. Допирование графена предполагает намного не менее действенное соединение, в котором принимают участие частички, принадлежащие лишь одной зоне. При мощном синтетическом допировании графена константа связи электронов, с помощью большой насыщенности электронных состояний, может добиваться намного не менее значительных значений, чем в чистом графене. В такой ситуации в особенности занимательна концентрация допирования более 1012 см-2. Что же касается критичной температуры сверхпроводящего прохода, то в допированном графене, в отличии от чистого, она также выше», — говорит доктор Лозовик.
К слову, кроме своей сверхпроводимости, затронутый зонный характер спаривания электронов в графене может выражаться и в случае недалекости сверхпроводника. Как раз данный факт служит прототипом мысли сверхпроводящих бездиссипативных транзисторов — в случае если поднести к сверхпроводнику пласт графена, то он также будет сверхпроводящим, выделяют специалисты Физического факультета им. Лебедева РАН.