Germanan - cienka warstwa germanu zastąpi krzem w półprzewodnikach

Struktura materiału jest podobna do grafenu. Grafen ma być wykorzystywany w celach komercyjnych, nad czym pracuje obecnie wiele laboratoriów. Eksperci sugerują, że niedługo powstaną szybsze chipy, i że grafen może funkcjonować nawet jako nadprzewodnik. Joshua Goldberger z Uniwersytetu Ohio postanowił skupić się na bardziej tradycyjnych materiałach. - Większość ludzi myśli o grafenie jako o elektronicznym materiale przyszłości. Krzem i german są materiałami z teraźniejszości. Przez sześćdziesiąt lat potencjał umysłowy kierowano na opracowywanie technik budowania z nich chipów. Zatem powinniśmy poszukiwać unikalnych form krzemu i germanu o korzystnych właściwościach, aby uzyskać nowy materiał, ale mniejszym kosztem i przy użyciu istniejących technologii.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie ACS Nano, on i jego koledzy opisują, jak udało im się stworzyć stabilną, pojedynczą warstwę atomów germanu. Materiał krystaliczny w tej formie otrzymał nazwę "germanan". Badacze starali się stworzyć germanan już wcześniej. Obecnie po raz pierwszy udało się wytworzyć ilości wystarczające do przeprowadzenia szczegółowych pomiarów właściwości materiału i udowodnienia, że jest on stabilny przy kontakcie z powietrzem i wodą.

Joshua Goldberger, The Ohio State University

Germanan jest jeszcze bardziej stabilny chemicznie niż krzem. W przeciwieństwie do krzemu nie utlenia się w powietrzu i w wodzie. To sprawia, że można z nim łatwo pracować stosując tradycyjne techniki wytwarzania chipów. Germanan jest pożądany dla optoelektroniki, ponieważ ma tzw. bezpośrednie pasmo wzbronione. Pozwala to na łatwiejszą absorpcję lub emisję światła. Przykładowo, w zastosowaniu do ogniw słonecznych, materiały z bezpośrednim pasmem wzbronionym mogą być do 100 razy cieńsze niż materiały z pasmem pośrednim, przy zachowaniu takiej samej wydajności.

Według obliczeń naukowców, elektrony mogą być przewodzone przez germanan dziesięć razy szybciej niż przez krzem, a pięć razy szybciej niż za pośrednictwem standardowego germanu. Mierzona prędkość nazywana jest mobilnością elektronu. Dzięki wysokiej mobilności germanan może pozwolić na zwiększenie obciążania przyszłych procesorów komputerowych.

- Mobilność jest ważna, ponieważ szybsze chipy mogą być wykonywane jedynie z materiałów dających właśnie większą mobilność. Kiedy sprowadza się tranzystory do coraz mniejszej skali trzeba stosować materiały o wyższej mobilności lub tranzystory nie będą działać - wyjaśniał Joshua Goldberger. Podczas dalszych badań zespół będzie sprawdzał możliwości wpływania na właściwości germananu poprzez zmianę konfiguracji atomów w pojedynczej warstwie.

źródło: The Ohio State University
zdjęcie główne: Germanan - Joshua Goldberger, The Ohio State University