Плёнки нитрида бора могут стать перспективным материалом для использования в будущих скоростных электронных устройствах, – к такому выводу пришла группа учёных из России, США и Европы в ходе исследования, результаты которого опубликованы в свежем номере ACS Nano Letters.

После присуждения Андрею Гейму и Константину Новосёлову Нобелевской премии 2011 года за инновационные исследования графена интерес к этому материалу сильно возрос. Это и не удивительно – феноменально высокая подвижность носителей заряда, уникальные упругие свойства и прозрачность делают графен одним из наиболее перспективных материалов будущей электроники, гибких устройств и солнечной энергетики.

Научные коллективы уже не раз сообщали о создании высокоскоростных транзисторов на базе графена. Один из явных недостатков подобных устройств – наличие токов утечки: в запертом состоянии транзисторы на графене проводят существенный ток и, следовательно, потребляют энергию. Чтобы избавиться от этих нежелательных потерь, исследователи идут на различные ухищрения: «вырезают» из графена наноленты, изготавливают квантовые точки либо присоединяют к нему различные химические элементы.

Альтернативное решение данной проблемы предложила группа учёных из Манчестерского и Ноттингемского университетов (Англия), Университета Радбода в Неймегене (Нидерланды), Университета Минью (Португалия), Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН (Россия), а также исследователи корпорации Momentive Performance Materials (США). Очень радует, что в эту интернациональную группу входят нобелевские лауреаты Андре Гейм, Константин Новосёлов и другие наши соотечественники. Исследователи предложили совмещать графен с диэлектрическими слоями нитрида бора. Плёнки нитрида бора идеально подходят для сочетания с графеном – оба этих материала очень схожи по структуре, а значит, не будут искажать свои кристаллические решётки при соединении. Недавно в февральском номере журнала Science этот коллектив доложил об успешном создании туннельного транзистора на основе этих плёнок. Однако, как говорят учёные,

для улучшения характеристик полученного устройства и определения возможностей предложенного подхода требуются дальнейшие исследования.

В свежей статье, опубликованной в журнале ACS Nano Letters, сообщается об изучении этой же группой учёных электрических свойств ультратонких плёнок нитрида бора в сочетании с различными материалами (золотом, графитом и графеном). Для этого исследователи изготавливали из этих материалов своеобразный «сэндвич»: помещали слои нитрида бора между двумя слоями графита, графена либо плёнками золота. Затем, прикладывая различное напряжение к этим структурам, измеряли силу тока. Исследования этих структур показали, что

вблизи нуля зависимость силы тока от напряжения имеет линейный характер, тогда как при более высоких напряжениях зависимость становится экспоненциальной. Кроме этого, проводимость барьера диэлектрика экспоненциально увеличивается при уменьшении количества его слоёв вплоть до одного слоя.

Учёные продемонстрировали, что

плёнки нитрида бора могут использоваться в качестве стабильного потенциального барьера между двумя графеновыми слоями и имеют большие перспективы для применения в будущих скоростных электронных устройствах.

Источник информации:

Liam Britnell, Roman V. Gorbachev, Rashid Jalil, Branson D. Belle, Fred Schedin, Mikhail I. Katsnelson, Laurence Eaves, Sergey V. Morozov, Alexander S. Mayorov, Nuno M. R. Peres, Antonio H. Castro Neto, Jon Leist, Andre K. Geim, Leonid A. Ponomarenko, and Kostya S. Novoselov Electron Tunneling through Ultrathin Boron Nitride Crystalline Barriers. – ACS Nano Letters. – Препринт статьи доступен на сайте журнала.