Germanan - cienka warstwa germanu zastąpi krzem w półprzewodnikach

Ten sam materiał, który służył do budowy pierwszych prymitywnych tranzystorów więcej niż 60 lat temu można zmodyfikować tak, by stał się nową drogą rozwoju elektroniki. Chemicy z Uniwersytetu Stanowego Ohio opracowali technologię wytwarzania arkuszy germanu o grubości jednego atomu. Jak twierdzą, przewodzi on elektrony ponad dziesięć razy szybciej niż krzem i pięć razy szybciej niż konwencjonalny german.

Posłuchaj
00:00

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

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

Powiązane treści
Krzem, krzemogerman, InGaAs, a może nanorurki węglowe, czyli przyszłość branży półprzewodników
Czy tlenek galu jest przyszłością elektroniki?
ITME i Seco/Warwick będą produkować grafen
Unijny Grafenowy Projekt Flagowy z udziałem polskiego instytutu
Uniwersytet Cambridge otworzy Centrum Grafenu
Grafen posłuży do magazynowania wodoru
650 mln zł na dofinansowanie projektów wykorzystujących grafen
Polscy naukowcy znaleźli sposób na tanie wytwarzanie grafenu
Zobacz więcej w kategorii: Gospodarka
Komponenty
Rekordowe wyniki Apple pod presją niedoborów chipów. AI zmienia układ sił w branży półprzewodników
Aktualności
Przez sztuczną inteligencję silnie rośnie skala cyberataków w chmurze
Komponenty
Dell i NVIDIA fundamentem największej fabryki AI w Indiach: 4000 GPU Blackwell dla NxtGen
Produkcja elektroniki
Yamaha Robotics stawia na półprzewodniki. Nowa struktura wzmocni obsługę procesów back-end w Europie
Projektowanie i badania
Mitsubishi Electric i MHI inwestują w następcę modułu ISS. Nowa era komercjalizacji orbity LEO
Produkcja elektroniki
Afrykańskie minerały w centrum uwagi
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Magazyn
Styczeń 2026
Magazyn
Grudzień 2025
Magazyn
Listopad 2025

Kiedy projekt elektroniki jest „wystarczająco dobry”, a kiedy staje się ryzykiem biznesowym

W projektowaniu elektroniki bardzo łatwo wpaść w pułapkę myślenia: „działa, więc jest OK”. Układ się uruchamia, firmware odpowiada, prototyp przechodzi testy na biurku. I na tym etapie wiele zespołów uznaje projekt za „wystarczająco dobry”. O decyzjach „good enough”, presji czasu i momentach, w których inżynieria zaczyna generować straty.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów