Германій одноатомной товщини зможе в майбутньому замінити кремній у напівпровідниках і електроніці
Коли мова заходить про матеріал, що має товщину всього в один атом і має величезні перспективи для застосування в напівпровідниках і електроніці, першим, що спадає на думку, є графен. Але мова зараз піде не про графені, а про новий матеріал, відомому як германан, який був створений вченими-хіміками з університету Огайо (Ohio State University). Германан, як і графен має товщину в один атом, тільки його кристалічна решітка складається не з атомів вуглецю, а атомів німеччина. Цілий набір виняткових властивостей нового матеріалу робить його досить перспективним кандидатом на заміну кремнію в напівпровідникових приладах майбутнього.
Дослідники й інженери використовували германій для створення перших експериментальних чіпів більш ніж 60 років тому, але пізніше цей матеріал поступився свої позиції кремнію, як більш поширеного матеріалу, більш простому в практичному застосуванні. Однак, чудові електричні та напівпровідникові властивості германію змушують вчених знову і знову звертати свою увагу на цей матеріал. "Більшість людей вважає графен самим перспективним матеріалом для електроніки майбутнього" - розповідає Джошуа Голдбергер (Joshua Goldberger), вчений-хімік з університету Огайо, - "Але кремній і германій - це матеріали цього, їх властивості чудово вивчені за минулі 60 років. Залишається лише розробити нові форми цих матеріалів і нові технології, що дозволить і далі використовувати ці матеріали в електронній промисловості, а не переходити на нові матеріали, властивості яких ще не вивчені до кінця".
Одержаний одноатомний германій проводить електрони в десять разів швидше, ніж кремній, і в п'ять разів швидше, ніж звичайний германій. Це означає, що провідник з такого німеччина, розташований на кристалі чіпа, зможе пропускати через себе більший електричний струм. Германій більш хімічно стійкий ніж кремній, він не окислюється при контакті з повітрям чи водою. Крім цього, він краще поглинає світло, що означає велику перспективу цього матеріалу для використання в сонячних батареях.
Вченим хоч і вдавалося раніше отримати германан, але це були дуже маленькі кількості, явно недостатні для використання такого матеріалу в масовому виробництві. І для того, щоб отримувати германан у великих кількостях Голдбергер і його команда розробили унікальний метод.
У звичайних умовах германій має форму багатошарових кристалів. Шари, товщиною в один атом, з'єднуються один з одним, так і кожен шар має досить непостійну структуру. Дослідникам довелося виростити спеціальні кристали німеччина, між германиевыми шарами яких були розташовані атоми кальцію. Згодом кальцій був розчинений і вилучений з допомогою води, залишивши порожні хімічні зв'язки німеччина. Ці зв'язки потім зв'язалися з атомами водню, зробивши структуру шарів німеччина набагато стабільніше і міцніше, що дозволило відокремити їх неушкодженими від загального кристала.
В даний час група Голдбергера планує проведення великих досліджень властивостей отриманого матеріалу, німеччина одноатомной товщини. І лише після цього можна буде почати думати про практичному застосуванні германана в електронній промисловості.
Матеріали про проведені Голдбергером і його командою дослідженнях і їх результати були опубліковані в останньому випуску журналу ACS Nano.