Оксидный щит графена

Александр Гурьянов

Графен знаменит своими приложениями в микроэлектронике. Однако этот двумерный слой атомов графита довольно легко разрушить, например, механически. Для защиты его тонких слоев и активных поверхностей от внешних воздействий технологи применяют так назывемую пленочную пассивацию.

Австралийские ученые под руководством доктора Мэтью Геберта (Matthew Gebert) из университета Монаша предложили пассивировать графен очень тонкой пленкой оксида галлия со структурой стекла. Пленки Ga2O3 толщиной всего в сотню атомных слоев наносили на графен. Причем сам способ нанесения был интересным: слой графена, лежащего поверх окисленной подложки кремния, аккуратно прикладывали к поверхности жидкого галлия, на которой всегда присутствует оксидная пленка. Так удалось покрыть ею около квадратного сантиметра графена. Прежде диэлектрические материалы, к примеру оксиды металлов или оксинитрид кремния, наносили на графен с помощью сложных процессов, включающих ионную бомбардировку.

Материаловеды отработали простые технологии обращения с галлием, который плавится при температуре чуть выше комнатной (30°C). Они очень дешевы по сравнению с обычными способами получения пленок. Эксперименты показали, что плазменное нанесение других оксидов, например Al2O3, поверх графена разрушает его лишь там, где он не был защищен оксидом галлия. Простота процесса пассивации дает возможность встроить его в современные технологии производства электронных приборов.

Интересно, что оксид галлия не только защищает пленку графена, но и улучшает ее электронные характеристики, поскольку обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Это означает, что электроизолирующие слои приборов можно сделать очень тонкими, а сами приборы — миниатюрными и экономными. Изоляторы с малыми токами утечки позволят получить высококачественные транзисторы.

Неожиданно выяснилось, что при температуре ниже –53°С у пассивированных оксидом галлия графеновых слоев уменьшилось электросопротивление и увеличилась подвижность электронов. Физики установили, что явление, ранее на графене не наблюдавшееся, связано со снижением потока тепла от него к окружающим пленкам. Работа появилась в декабре в журнале Nano Letters.


Nano Letters, 2022

Разные разности
Женщина изобретающая
Пишут, что за последние 200 лет только 1,5% изобретений сделали женщины. Не удивительно. До конца XIX века во многих странах женщины вообще не имели права подавать заявки на патенты, поэтому частенько оформляли их на мужей. Сегодня сит...
Мужчина читающий
Откуда в голове изобретателя, ученого вдруг возникает идея, порой безумная — какое-нибудь невероятное устройство или процесс, которым нет аналогов в природе? Именно книги формируют воображение юных читателей, подбрасывают идеи, из которых выраст...
Пишут, что...
…археологи обнаружили на стоянке мамонтов Ла-Прель в округе Конверс бусину, сделанную из кости зайца, возраст которой составляет около 12 940 лет… …астрофизики впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов Ирис и Массалия… ...
Слезы как оружие
Женщины прекрасно знают, что стоит пустить в ход слезы, как еще секунду назад грозный, орущий и злобный мужчина вдруг обмякает, теряется и становится похожим на кроткую овечку. Откуда такая обезоруживающая сила женских слез? В чем здесь дело?