В мире бесконечно малых вещей на стыке двух искусственно соединенных материалов могут произойти весьма неожиданные явления. И порой такие явления можно заставить работать на свою пользу. Это наглядно продемонстрировали ученые из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), которым удалось создать в зоне контакта двух разных изоляционных материалов токопроводящую область, шириной всего в несколько атомов. Эти каналы, которые можно считать самыми тонкими электрическими проводниками в мире на сегодняшний день, могут быть использованы в создании нового поколения микро- и наноэлектронных устройств, элементов солнечных батарей и материалов со сложной структурой, так называемых метаматериалов.

Получению столь необычного эффекта предшествовала длительная работа швейцарских ученых, в которой они производили изучение свойств различных двумерных материалов, материалов, толщина которых составляет от одного до нескольких атомов. Как и самый известный двумерный материал, графен, другие подобные материалы имеют шестигранную кристаллическую решетку. Но в отличие от графена, который состоит исключительно из атомов углерода и является превосходным электрическим проводником, другие двумерные материалы, упоминаемые в результатах исследований, являются электрическими изоляторами и состоят из нескольких типов атомов.

Палочкой-выручалочкой, позволившей ученым реализовать свои задумки, стал нитрид бора (BN), двумерный материал, состоящий из атомов двух видов. В его естественном виде "лист" нитрида бора действует как изолятор и не может проводить электрический ток. Однако, небольшая химическая модификация, приложенная к краю листа материала, позволила ученым "организовать" путь для движения электронов.

Изготовление токопроводящего канала является двухступенчатой операцией. На первом этапе на лист нитрида бора, выше каждого атома бора, "устанавливается" атом водорода. С обратной стороны атом водорода "устанавливается" напротив каждого атома азота. Слой нитрида бора, "зажатый" с обеих сторон атомами водорода и располагающийся на стыке двух "обработанных" листов, становится проводником электрического тока, формируя канал, шириной в несколько атомов.

Следует отметить, что у данной технологии может образоваться широкий ряд возможных областей применения. "Новые проводники тока могут сыграть большую роль в разработке компактных и мощных микро- и наноэлектронных устройств. Проводники, изготавливаемые методом традиционной литографии, могут иметь ширину не менее 20 нанометров, что приблизительно равно сотне атомов" - рассказывает Джованни Пицци (Giovanni Pizzi), один из ученых, участвовавших в данных исследованиях, - "Наши же проводники, шириной в несколько атомов, могут с таким же успехом соединять различные части процессоров и других чипов, позволяя делать их компоновку настолько плотной, насколько это вообще возможно".

И в заключение заметим, что большинство работ, выполненных швейцарскими учеными в рамках данных исследований, являются теоретическими, проверенными при помощи математических моделей. А в скором времени ученые собираются привлечь к своим исследованиям ученых-практиков, при участии которых могут быть получены реальные образцы новых проводников и проведены измерения их электрических характеристик.



Ключевые слова:
Проводник, Диэлектрик, Двухмерный, Материла, Толщина, Ширина, Атом, Нитрид, Бор, Водород, Электрический, Ток

Первоисточник

Другие новости по теме:

На фотографиях, сделанных электронным микроскопом Z-Contrast, можно отличить атомы разных веществ.

Комбинация графена и нитрида бора позволяет реализовать эффективное управление лучами света

Новый двумерный материал может отодвинуть графен на задний план

Разработка одноатомных кремниевых проводников позволит закону Гордона Мура продержаться еще несколько поколений.

Получен первый в мире двухмерный полимерный материал

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.