Как показали исследования ученых из Великобритании, ультратонкие листы нитрида бора с гексагональной кристаллической решеткой могли бы быть идеальным диэлектриком для построения электронных компонент будущего. Судя по обнаруженным в рамках экспериментов свойствам, материал мог бы использоваться в качестве барьерного слоя, зажатого между двумя проводящими слоями в таких устройствах, как сверхбыстрые туннельные транзисторы.

Ранние исследования уже показали, что пластины из нитрида бора хорошо подходят на роль подложки под графеновую электронику.

Кроме того, нитрид бора может использоваться в качестве барьерного слоя, расположенного между двумя слоями графена, через который туннелируют электроны.

Но, несмотря на большое количество экспериментов, проведенных для изучения слоев нитрида бора, до сих пор не достаточно хорошо были изучены тонкие одноатомные слои этого материала, которые потенциально могли бы найти применение в гибкой электронике. Именно этот пробел своей работой восполнила группа ученых из University of Manchester (Великобритания), в которую также входили исследователи из Нидерландов, Португалии и Сингапура.

Научная группа изучила тонкие пленки нитрида бора на предмет применимости этого материала в качестве диэлектрической составляющей наноэлектронных компонент.

Как и графен, листы нитрида бора толщиной в один атом могут быть получены при помощи техники отшелушивания (отслаивания), что позволяет контролировать их толщину с точностью до одного атома. Естественно, подобная методика может быть применена и к другим кристаллам диэлектрика, но преимущество нитрида бора заключается в том, что он переносит этот процесс достаточно хорошо.

Так что в результате получаются тонкие и равномерные образцы всего с несколькими дефектами. Таким образом,

диэлектрический слой можно сделать максимально тонким, что позволяет уменьшить размер самого устройства или использовать в нем свойства, проявляющиеся в одноатомных слоях.

В рамках своей работы исследовательская группа изучила электронные свойства простейших компонент – туннельных диодов, в которых сверхтонкий нитрид бора выступает в качестве барьерного слоя между двумя проводящими материалами (пластинами графена, графита или золота).

Измерения проводились на сэндвиче-подобных структурах. В частности, рассматривались устройства из следующих слоев: золото / нитрид бора / золото; графен / нитрид бора / графен; графит / нитрид бора / графит. При этом слой нитрида бора имел толщину от 1 до 4 атомов. Вольт-амперные характеристики этих устройств, измеренные в широком диапазоне температур, показывают, что

одноатомный слой нитрида бора действительно представляет собой эффективный туннельный барьер. При этом ток через материал уменьшается при увеличении его толщины. Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nano Letters.

Ученые считают, что новый класс многослойных материалов, имеющих толщину порядка нескольких атомов, может быть создан при помощи объединения графена и нитрида бора.

Эти два материала имеют очень близкие друг другу параметры решетки. Но, в отличие от графена, демонстрирующего полу-металлические свойства, нитрид бора является изолятором и шириной энергетической запрещенной зоны более 6 эВ.

Исследовательская группа выражает желание найти подходящий полупроводниковый слоистый материал в дополнение к уже обнаруженным графену и нитриду бора. По их мнению,

это позволило бы создавать принципиально новые трехмерные наноструктуры с особыми электронными свойствами.