Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) нашли относительно простой способ создания ненулевой запрещенной зоны в графене, которая достаточна для конструирования транзисторов, работающих при комнатной температуре.

«Наносеть» из многослойного графена;
масштабная полоска — 200 нм

Обычный графен относится к полуметаллам и имеет нулевую запрещенную зону, что серьезно ограничивает область его применения. Для создания запрещенной зоны можно разрезать графеновый лист на ленты шириной в несколько нанометров, но устройства на базе таких «нанолент» обычно работают на малых управляющих токах. Кроме того, технологичных методик формирования упорядоченных массивов «нанолент» пока не существует.

Авторы работы предлагают оригинальный способ расширения запрещенной зоны графена и создания полупроводящей тонкой пленки. В своих экспериментах они формировали массивы отверстий в одно- и многослойных графеновых листах по известной технологии блок-сополимерной литографии, после чего обработанные листы включались в конструкцию транзисторов. Разумеется, диаметры отверстий в «наносетях» и расстояния между их центрами можно было изменять.

Испытания показали, что при комнатной температуре такие транзисторы поддерживают в 100 раз более высокие токи, чем устройства на отдельных графеновых «нанолентах», при сравнимом отношении уровней тока в состояниях «включено» и «выключено». Последний параметр варьируется с изменением расстояния между краями соседних отверстий в графене, минимальное значение которого составило 5 нм.

«Наносети» решают многие технологические вопросы, которые сдерживали применение графена в качестве полупроводникового материала», — заключает участница исследования Юй Хуан (Yu Huang).

«Наносети» с отверстиями разных диаметров; масштабные полоски — 500 нм

Полная версия отчета будет опубликована в журнале Nature Nanotechnology.