Инженеры воссоздали структуру графена в полупроводнике

С момента открытия графена в начале 2000-х это материал вызвал большой интерес научного сообщества, поскольку уникальное расположение атомов углерода открывало возможность тестировать новые квантовые феномены, которые сложно наблюдать в традиционных материалах.

Однако, графен имеет только одну атомную структуру — положение атомов в решетке фиксировано, поэтому все эксперименты с графеном должны учитывать это ограничение. С другой стороны, в искусственном графене решетка может принимать различные конфигурации, что очень удобно для создания новых видов материалов.

Группа ученых использовала для производства искусственного графена традиционные инструменты создания микрочипов в обычном материале для полупроводников — арсениде галлия. Они разработали слоистую структуру, чтобы электроны могли двигаться только в пределах узкого слоя, по сути создав двухмерную пленку. При помощи нанолитографии и травления они нанесли схему в виде шестиугольной решетки, внутри которых заперты электроны, которые стали чем-то вроде искусственных атомов. Будучи расположены приблизительно в 50 нм друг от друга, они могут взаимодействовать так же, как атомы обмениваются электронами в твердых телах. Испытания показали сходство искусственного графена с натуральным.

Искусственный графен обладает несколькими преимуществами перед настоящим — к примеру, можно менять размеры шестиугольной решетки, чтобы настраивать поведение электронов. А поскольку расстояние между квантовыми точками намного больше, чем межатомное в натуральном графене, ученые смогут наблюдать еще более экзотические квантовые феномены, пишет Phys.org.

В прошлом искусственный графен уже создавался в оптических, молекулярных или фотонных решетках, но этим платформам недоставало многогранности и потенциала, который предлагают технологии изготовления полупроводников. Новые устройства могут стать основой для исследования новых типов электронных переключателей, транзисторов с улучшенными свойствами и даже новым способом хранения информации, если применить принципы квантовой механики, считает Арон Пинчук, главный автор статьи, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.

Специалисты Финляндии и Тайваня научилась при помощи лазера превращать двухмерный графен в трехмерные объекты. Они сравнили этот процесс с ковкой металла, только вместо молота тут используется луч света.