Вчені подолали обмеження графену і використовували цей матеріал як робочий напівпровідник на терагерцових частотах.

Вчені створили перший у світі працюючий напівпровідник на основі епітаксійного графену. Він відрізняється особливою кристалічною структурою вуглецю та забезпечує більшу рухливість, ніж кремній. Електрони рухаються там із меншим опором. 

Транзистори, виготовлені на основі епітаксійного графену, можуть працювати на терагерцових частотах. Це у 10 разів швидше, ніж у кремнієвих транзисторів, що використовуються у сучасних чіпах. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.

Напівпровідники мають властивості як провідників, так і ізоляторів. У правильному температурному діапазоні електрони рухаються через напівпровідниковий матеріал, але при додатку певної кількості енергії.  

Майже в кожному чіпі використовується напівпровідник, виготовлений із кремнію, але матеріал досягає своїх меж і прогрес уповільнюється. 

Графен, на відміну від кремнію, складається з одного шару атомів вуглецю, щільно пов’язаних у гексагональні ґрати. Він найкращий провідник, ніж кремній. А це означає, що електрони рухаються через матеріал із меншим опором.

Незважаючи на сприятливі властивості, графен ніколи не використовували в електроніці через відсутність «забороненої зони» — мінімальної кількості енергії, яка потрібна для переміщення електронів при додатку до них електричного поля. Саме ця зона дозволяє транзисторам вмикатися та вимикатися.

За словами вчених, щоб функціонувати як робочий транзистор, із графеном необхідно якимось чином поводитися, але в минулому це погіршувало його властивості.

Але дослідники вирішили цю проблему, сплавивши графен з карбідом кремнію за допомогою спеціальних печей та спеціального процесу нагрівання та охолодження. Поміщаючи в графен атоми, які «віддають» електрони системі в процесі легування, вони створили функціональний напівпровідник графеновий з «забороненою зоною».

Це не лише перший працюючий напівпровідник на основі графену, його також можна інтегрувати у існуючі виробничі процеси. Перехід від виготовлення кремнієвих пластин до пластин з карбіду кремнію, які використовуються в епітаксійному графені, «цілком можливий», упевнені експерти.