Balázs Richárd
Tranzisztornak született a foszforén
A felfedezéséért Nobel-díjjal jutalmazott grafén komoly kihívót kapott a foszforén képében. A "foszforén" hasonló szerkezettel rendelkezik a szénalapú grafénhez, de nevéből adódóan foszfor atomokból áll, nagy előnye azonban, hogy egy természetes félvezetőről van szó, ami jobb lehet a számítógépek következő generációjának felturbózásához. Az új anyagot már ki is próbálták kezdetleges tranzisztorok előállításánál.
A 10 évvel ezelőtt felfedezett grafén a tiszta szén egy formája, "vastagsága" mindössze néhány atom, aminek köszönhetően az elektronok sokkal gyorsabban haladnak át rajta, mint a mai számítógépek lelkének számító a szilíciumon, vagyis a grafén-chipek sokkal gyorsabb számítógépeket eredményezhetnének.
A grafénnek azonban van egy alapvető korlátja, figyelmeztet Peide Ye, az Indiana állambeli Purdue Egyetem kutatója. Egy kissé túlságosan is jól vezeti az elektromosságot. A szilícium félvezető, vagyis amellett, hogy képes vezetni az elektromosságot, blokkolhatja is az áramlását. Ez a kapcsolási képesség a tranzisztorok meghatározó tulajdonsága, ami lehetővé teszi a bináris logikát egy számítógép chipben. "Ezért nem gondolom, hogy a grafén igazából felvehetné a versenyt a szilíciummal az integrált áramkörök területén" - tette hozzá Ye.
Itt lép be a képbe a foszforén, ami ugyanolyan vékony, mint a grafén, azonban foszfor atomokból áll, és akárcsak a szilícium, ez is egy természetes félvezető. Ye, aki számos évet töltött a grafén tanulmányozásával egy kollégájától kapott tippnek köszönhetően fedezte fel a foszforént. "Az egyik munkatársam említette a foszfor egyik formáját, az úgynevezett fekete foszfort, aminek rétegezett lehet a szerkezete" - taglalta. "Amikor utánanéztem a tulajdonságainak a Wikipédiában, 30 percen belül tudtam, hogy van benne lehetőség"
Ye és kollégái felfedezték, hogy hagyományos ragasztószalaggal akár néhány atom vastagságú lapokat hánthatnak le a fekete foszforkristályokról. Ugyanezzel a technikával szedték le a grafén lapokat a hagyományos, a ceruzákban is alkalmazott grafit darabokról. "Ragasztószalag technikának neveztük el - rendkívül low-tech" - mondta Ye.
A kutatóknak már sikerült néhány egyszerű tranzisztort létrehozniuk a vékony foszforén rétegekből, és demonstrálták integrálhatóságát más kétdimenziós anyagokkal és a szilíciummal. Hogy képes-e felvenni a szilíciummal a versenyt, még nem lehet egyöntetűen kijelenteni, különösen, hogy még nincs kész módszer az alkalmazásokhoz szükséges nagyobb lapok előállítására, egy technológia ugyanis nem épülhet egy ragasztószalagos megoldásra.
A 10 évvel ezelőtt felfedezett grafén a tiszta szén egy formája, "vastagsága" mindössze néhány atom, aminek köszönhetően az elektronok sokkal gyorsabban haladnak át rajta, mint a mai számítógépek lelkének számító a szilíciumon, vagyis a grafén-chipek sokkal gyorsabb számítógépeket eredményezhetnének.
A grafénnek azonban van egy alapvető korlátja, figyelmeztet Peide Ye, az Indiana állambeli Purdue Egyetem kutatója. Egy kissé túlságosan is jól vezeti az elektromosságot. A szilícium félvezető, vagyis amellett, hogy képes vezetni az elektromosságot, blokkolhatja is az áramlását. Ez a kapcsolási képesség a tranzisztorok meghatározó tulajdonsága, ami lehetővé teszi a bináris logikát egy számítógép chipben. "Ezért nem gondolom, hogy a grafén igazából felvehetné a versenyt a szilíciummal az integrált áramkörök területén" - tette hozzá Ye.
Itt lép be a képbe a foszforén, ami ugyanolyan vékony, mint a grafén, azonban foszfor atomokból áll, és akárcsak a szilícium, ez is egy természetes félvezető. Ye, aki számos évet töltött a grafén tanulmányozásával egy kollégájától kapott tippnek köszönhetően fedezte fel a foszforént. "Az egyik munkatársam említette a foszfor egyik formáját, az úgynevezett fekete foszfort, aminek rétegezett lehet a szerkezete" - taglalta. "Amikor utánanéztem a tulajdonságainak a Wikipédiában, 30 percen belül tudtam, hogy van benne lehetőség"
Ye és kollégái felfedezték, hogy hagyományos ragasztószalaggal akár néhány atom vastagságú lapokat hánthatnak le a fekete foszforkristályokról. Ugyanezzel a technikával szedték le a grafén lapokat a hagyományos, a ceruzákban is alkalmazott grafit darabokról. "Ragasztószalag technikának neveztük el - rendkívül low-tech" - mondta Ye.
A kutatóknak már sikerült néhány egyszerű tranzisztort létrehozniuk a vékony foszforén rétegekből, és demonstrálták integrálhatóságát más kétdimenziós anyagokkal és a szilíciummal. Hogy képes-e felvenni a szilíciummal a versenyt, még nem lehet egyöntetűen kijelenteni, különösen, hogy még nincs kész módszer az alkalmazásokhoz szükséges nagyobb lapok előállítására, egy technológia ugyanis nem épülhet egy ragasztószalagos megoldásra.