Исследователи из США сообщили о том, что им удалось создать массив самых узких из когда-либо производившихся нанолент графена на подложке из карбида кремния. Каждая полоса в таком массиве имеет ширину всего 10 нм.

Такого размера практически невозможно достичь, если речь идет о производстве одной наноленты «классическим» методом нанолитографии.

В данном случае ученые не просто сделали одну очень узкую наноленту, но и предложили методику создания больших объемов подобных структур. Благодаря этой методике сформированные наноленты занимают почти половину площади канальной области устройства.

Это значит, что интегральные схемы на основе графеновых нанолент, позволяющие работать с высокой плотностью тока, на сегодняшний день уже вполне реальны.

Хотя такой материал, как графен, представляющий собой двумерный лист атомов углерода в узлах гексагональной кристаллической решетки, обладает множеством уникальных механических и электронных свойств (в том числе высокой подвижностью свободных носителей заряда, а также высокой механической прочностью), у него есть существенный недостаток.

Этот недостаток заключается в том, что у «чистого» графена нет разрыва между валентной зоной и зоной проводимости в электронной структуре. Тем не менее, ширина этой «запрещенной зоны» имеет большое значение для электроники, поскольку позволяет материалам «включать» и «выключать» поток носителей зарядов.

На сегодняшний день разработана целая группа методик введения запрещенной зоны в графен для использования этого материала в реальных устройствах. Один из таких способов заключается в создании очень узких графеновых лент.

Причем, ширина запрещенной зоны будет в значительной степени зависеть от ширины наноленты.

До сих пор практически методы производства нанолент из графена не позволяли создавать эти структуры в коммерческих масштабах (и с необходимыми характеристиками). Но, похоже, эту проблему преодолела группа ученых из США.

Предложенный исследователями из IBM и University of California-Riverside (США) процесс производства массивов нанолент представляет собой гибридную технику, совмещающую в себе преимущества двух этапов: этапа электронно-лучевой литографии (который также может быть заменен стандартным фотолитографическим этапом с соответствующей маской) и этапа самосборки с участием вспомогательных блок-сополимеров, содержащих попеременно тонкие пластинки полистирола (PS) и полиметилметакрилата (PMMA).

Данная методика позволяет производить наноленты шириной 10 нм, которые, как показывают теоретические расчеты, должны иметь запрещенную зону шириной 0,2 эВ. Подробное описание метода приведено в журнале ACS Nano.

Исследователи утверждают, что

предложенная ими методика позволяет создавать графеновые наноленты с контролируемыми размерами. Более того, данная техника формирует наноленты, практически лишенные приграничных шероховатостей – структур, которые могут серьезно ухудшить характеристики транспорта заряда в материале, соответственно ухудшить и качества самой наноленты.

Для того чтобы методика была применена на практике, а графеновые наноленты нашли широкое применение в электронике, предстоит сделать еще множество шагов.

По мнению ученых, следующим логичным этапом будет создание электронных устройств на базе произведенных таким способом нанолент, в частности, полевых транзисторов. Это позволит в будущем поэкспериментировать с различными характеристиками границ нанолент. Кроме того, было бы логично продолжить движение в направлении уменьшения ширины нанолент, т.е. увеличения запрещенной зоны.