Рисунок 1. Схематическое изображение процесса создания массива RRAM-памяти на графеновой подложке.
Технологии производства микросхем не стоят на месте, ведущие концерны в борьбе за рынок штурмуют наномир и объявляют о грандиозных планах развития уже не микро-, а наноэлектроники. Одно из ключевых составляющих любого компьютерного устройства – память, а в частности, энергонезависимая память, которая на сегодняшний день является основой всех коммуникаторов, нетбуков, телефонов и т.д. RRAM (резистивная память с произвольным доступом) – новое поколение энергонезависимой памяти, основанной на использовании двух устойчивых состояний диэлектрика: состояние с высоким сопротивлением и состояние с низким сопротивлением, переключение между которыми осуществляется путём приложения внешнего напряжения.

Читать далее...

Компьютерную модель разрушения графена при деформации построили инженеры университета Колумбии в Нью-Йорке (Columbia University). На её основе учёные высказали предположение, что один из самых прочных материалов в конце концов просто испарится.

Выносливость обычного материала определяется наличием в нём дефектов. В идеальном кристалле (в случае графена – атомарной плоскости) ломаться вроде бы и нечему, но при повышении нагрузки выше некоего порога связи между атомами всё же рушатся.

Модель предсказала, что при определённых условиях графен претерпит фазовое превращение – развалится на кольца бензола, то есть по сути испарится. Однако у Марианетти и Ивик возникла проблема: их вычисления показали, что произойдёт это при значении деформации, которое значительно ниже наблюдаемого в ходе опытов, когда исследователи измеряли прочность данного материала.


В эксперименте по изучению прочности листы графена расположили над отверстиями в подложке из SiO2 (диаметром порядка 2 нанометров), после чего на них сверху надавил алмазный наконечник зонда атомно-силового микроскопа. Так выяснилось, что прочность материала примерно в 200 раз выше, чем у стали (иллюстрация Columbia University).
Читать далее...

Исследователи из Rice University (USA) разработали ячейку памяти на основе диэлектрических наностержней, покрытых тонкими графеновыми слоями (рис. 1).

Рис. 1. Схема устройства.

Ученые изготовили нанокабели с сердцевиной из SiO2 и тонкой графитовой оболочкой толщиной 5-10 нм (рис. 2).

Рис. 2. Фрагмент нанокабеля (ПЭМ).

Оказалось, что они обладают нелинейной вольт-амперной характеристикой. При низких значениях напряжения проводимость нанокабелей довольно высока, и сила тока монотонно растет с увеличением напряжения, а при некотором пороговом значении напряжения Vпорпроисходит резкий переход в непроводящее состояние (рис. 3).

Рис. 3. I-V зависимость для нанокабеля.

Кроме того, устройство обладает эффектом памяти, т.е. его ВАХ зависит от того, в каком состоянии – проводящем или нет – оно находилось ранее (рис. 4). Так, если нанокабель перевести в непроводящее состояние импульсом более Vпор, то проводящее состояние восстанавливается лишь при некотором значении напряжения V2008/12/02/nanoelektronika_54742/XPROP_IMG_images_5/5.jpg[/img]
Рис. 4. Последовательность сканов, иллюстрирующая эффект памяти.

Из этого вытекает простой вывод – на основе таких нанокабелей можно сделать ячейку памяти, в которой нулям (выкл) и единицам (вкл) будут соответствовать состояния с низкой и высокой проводимостью. Тогда считывание, запись и стирание информации можно проводить импульсами напряжения, лежащими в соответствующих областях на рисунке 5. Более 1000 циклов записи-чтения-стирания никак не повлияли на сохранность данных. Таким образом, устройство является энергонезависимой ячейкой памяти. Отношение сигнала в состояниях «вкл» и «выкл» достигает 10^7.
Читать далее...

Исключительные электронные свойства графена - двумерного кристалла углерода - позволили изготовить самый маленький в мире транзистор.

Группа ученых из университета в Манчестере (А.Гейм, К.Новоселов, Л.Пономаренко и др.) опубликовала на прошлой неделе в журнале Science статью с описанием эксперимента, в котором доказана принципиальная возможность создания одноэлектронного транзистора размерами около 10 нм. Подобный одноэлектронный транзистор является единичным элементом будущих графеновых микросхем.
Читать далее...

Нанотехнологии и графеновые материалы — лейтмотив наноэлектронных устройств, которые разрабатываются сегодня на «острие мысли» ведущих лабораторий мира.


Графен – это материал дня (тешит душу, что к его открытию непосредственно причастен сотрудник ИПТМ РАН из Черноголовки, Новоселов). Графен (англ. graphene) — слой атомов углерода, соединённых посредством sp2 связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и хорошей теплопроводностью), представляет собой тонкий слой, гибкость которого сравнима с аналогичным слоем из углеродных нанотрубок, а прочность даже выше.



С точки зрения электронных свойств графен является полуметаллом. Однако, при ограничении размеров листа в каком-либо направлении получающаяся одномерная полоска может иметь свойства как полупроводника, так и металла. Это и является причиной большого интереса, проявляемого к графеновым полоскам как со стороны академического сообщества, так и со стороны таких крупных компаний, как IBM и Intel.

Читать далее...

В ближайшее время стоит ждать перехода на новый качественный уровень в электронике. Кремниевые транзисторы уже практически исчерпали себя...

===
Американские ученые экспериментально подтвердили гипотезу о том, что графен обладает высокой теплопроводностью.

Александр Баландин (Alexander Balandin) и его коллеги из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали новую технологию, позволяющую нагревать листы графена и измерять их температуру с помощью лазерного излучения. Ученые закрепляли графеновые листы над бороздками микрометровой ширины, вытравленными на подложке из оксида кремния.

Затем на центр графенового листа направлялся лазерный луч, который нагревал материал и изменял частоту колебания его атомов. Ученые измеряли сдвиг частоты лазерного излучения, вызванный рамановским рассеянием на колеблющихся атомах углерода, который пропорционален температуре облучаемой области, как функцию мощности нагрева. Таким образом, им удалось определить величину коэффициента теплопроводности графена, которая оказалась равной 5300 Вт/(м К).

Эта величина является рекордной для твердых тел. Она на 50% выше, чем теплопроводность углеродных нанотрубок, и почти в 10 раз выше теплопроводности таких металлов, как алюминий и медь. В настоящее время исследовательская группа занимается созданием теории, объясняющей уникальные тепловые свойства графена, а также разрабатывает конструкцию ультрабыстрого транзистора с графеновым охлаждением, сообщает PhysicsWorld.

Австралийские учёные открыли простой способ получения графена


Молекулярная модель листов графена (иллюстрация Mike Kuiper).

Химики из университета Уоллонгонга (University of Wollongong) придумали простой и дешёвый способ получения углеродных листов толщиной в один атом.

Графеном называют двухмерную углеродную пленку толщиной всего в один атом. Получают её обычно из графита самыми разными и не редко достаточно сложными способами, среди которых есть и химические методы.

Однако профессору Гордону Уоллесу (Gordon Wallace) и его коллегам удалось разделить слои толщиной всего в один атом очень простым способом (о чём они и опубликовали статью в журнале Nature Nanotechnology).

Для этого им даже не понадобились химические стабилизаторы, лишь обычная дистиллированная вода с добавкой раствора аммиака (для образования слабощелочной среды).

Читать далее...

Графен начал привлекать внимание с тех пор, как было показано, что он стабилен во внешней среде. Причем наибольшее внимание привлекают именно графеновые наноленты из-за потенциальной возможности их применения в таких устройствах, как полевые транзисторы. К тому же было показано, что наноленты с зигзагообразными концами (рис. 1), где к sp2-атомам углерода присоединены атомы водорода, проявляют полуметаллические свойства в присутствии поперечного электрического поля, делая возможным их использование в спинтронике.


Рис. 1. Фрагмент графеновой наноленты
далее

Группа ученых из Калифорнийского университета разработала новый менее трудоемкий способ изготовления графена на основе химического процесса, который использовался еще в конце 1800-х годов.


далее

Международная группа ученых сообщила о создании первого полупроводникового материала с запрещенной зоной, которую можно регулировать внешним воздействием. Примечательно, что этот материал создан на основе двумерной формы наноуглерода -графена.


далее

Группа ученых из Калифорнийского университета разработала новый менее трудоемкий способ изготовления графена на основе химического процесса, который использовался еще в конце 1800-х годов.



Д-р Скотт Гилье (Scott Gilje) и его коллеги распыляли раствор, содержащий измельченный оксид графита, на кремниевый чип, раскаленный до 150oС. При контакте жидкость испарялась, и на подложке оставались плоские листы оксида графита, которые затем обрабатывались гидразином для удаления кислорода и водорода. В результате этого процесса ученым удалось получить сдвоенные листы графена, сообщает NewScientist.

Раньше подобный процесс применялся для изготовления более толстых слоев графита, которые использовались в композитных материалах.

Чтобы проверить потенциальную пригодность полученных графеновых листов для производства электроники, ученые присоединили к ним металлические электроды. Изменяя управляющее напряжение, исследователи обнаружили, что сопротивление графеновых листов может увеличиваться в два раза.

Д-р Гилье и его коллеги надеются, что предложенный ими метод будет применяться для масштабного производства графена, который можно будет использовать для изготовления электронных приборов.

Андре Гейм (Andre Geim), один из первооткрывателей графена, отмечает, что по качеству получаемого графена метод, предложенный группой д-ра Гилье, не уступает многим признанным методам. Однако другие, более трудоемкие методы позволяют получать графен более высокого качества, добавляет ученый.

Источник:www.rnd.cnews.ru

Всего 3 года назад открыли это вещество, а сколько удивительных вещей уже с ним сделали! А какие преспективы виднеются...
Ну очень нравиться мне этот материал :)

Графен чувствует присутствие опасных веществ

Учёные из Университета Манчестера создали сенсоры, способные обнаруживать отдельные молекулы опасных газов, на основе самого тонкого материала в мире.

Три года назад Константин Новосёлов и Андрей Гейм из Манчестерского Университета впервые смогли получить графен — однослойный лист из атомов углерода. Этот новый материал сразу стал одной из наиболее быстро развивающихся областей материаловедения и физики твёрдого тела.

Теперь исследователи обнаружили, что графен чрезвычайно чувствителен к присутствию малейших количеств таких газов, как пары этанола или токсичный моноксид углерода. Когда молекула газа садится на лист графена, она принимает от него или отдаёт ему электроны. Это приводит к изменению электропроводности материала, которое можно легко детектировать.

В экспериментах учёные могли зафиксировать индивидуальные события адсорбции молекул газа-аналита на графеновом сенсоре. По словам Новосёлова, этот уровень чувствительности в миллионы раз превосходит все сегодняшние детекторы газов.

Коммерцализация новой технологии представляется довольно простой — методы эпитаксиального выращивания графена хорошо развиты и уже используются в лабораториях по всему миру. Однако, для того, чтобы сделать такие сенсоры чувствительными только к определённым газам, необходимы дальнейшие исследования.

В нынешнем виде метод не пригоден к тому, чтобы, например, определять наличие воспламеняющихся веществ в багаже пассажиров в аэропорту. Такие факторы, как влажность воздуха, будут давать ложный сигнал, маскирующий основной. Однако, в точности та же проблема стояла перед разработчиками всех современных детекторов газов, и использование различных схем детектирования, фильтров и анализов температурного поведения позволяет обойти это препятствие. Авторы этого исследования не видят каких-либо причин, которые могли бы сделать это невозможным для графеновых детекторов.

Помимо манчестерских учёных, среди авторов работы также есть исследователи из Института Проблем Микроэлектронной Технологии и Особочистых Материалов, а также голландские учёные.

Очень, очень перспективный материал!

Графен: «выбоины» важнее, чем «лежачие полицейские».

Учёные из Национального Института Стандартов и Технологий и Технологического Университета Джорджии получили интерференционные картины, позволяющие понять, как дефекты влияют на электронный транспорт в графене.Графен — одиночный лист графита, представляющий собой двумерный кристалл из атомов углерода, расположенных в виде шестиугольной решётки, — обладает многими интересными свойствами. В частности, он является так называемым баллистическим проводником: отдельные электроны движутся по листу графена подобно фотонам, летящим сквозь вакуум, — не испытывая соударений с атомами кристалла. Такое поведение графена делает его отличным кандидатом для создания элементов молекулярной электроники.

Однако, дефекты кристалла могут вызывать отражение или рассеяние электронов, что эквивалентно появлению электрического сопротивления. Поэтому важно знать, какие дефекты и в какой степени могут вызывать такие процессы. Для ответа на этот вопрос американские учёные вырастили слои графена на подложках карбида кремния и исследовали их с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Таким образом им удалось одновременно определять наличие тех или иных особенностей поверхности и «фотографировать» картину интерференции, возникающей из-за рассеяния электронов.
далее

Физики из США впервые смогли создать на листе графена p-n переход с локальным затвором. Плотность носителей заряда в устройстве контролируется прикреплёнными к поверхности листа электродами.

Физики давно обсуждали возможность создания p-n переходов на основе графена, уникального материала, который может вести себя и как полупроводник, и как материал с металлической проводимостью. Присоединив к листу графена два электрода с положительным и отрицательным потенциалом, соответственно, можно создать две области, обогащённые отрицательными и положительными носителями заряда – p-n переход, являющийся основой транзисторов.

Однако, до сих пор создание таких устройств было затруднительно. Дело в том, что нанесение металлического электрода на графеновый лист может вызвать повреждения или изменить электронные свойства графена. Логичным решением было бы сначала покрыть лист слоем изолятора, а наносить электрод уже на него, однако найти изолятор, способный формировать тонкие и упорядоченные слои на поверхности графена, — задача чрезвычайно сложная. Именно её и удалось решить исследователям из Гарвардского университета.

В новом методе используется послойное атомное напыление. Изолирующий слой создвавлся путём последовательного нанесения оксида азота, триметилалюминия и оксида алюминия. После этого на слой напылялся электрод из золота и титана. Изначально идея метода была предложена химиками для покрытия углеродных нанотрубок.

Большим достоинством метода является возможность создания покрытий с очень большой диэлектрической постоянной. Эта величина определяет, при какой разности потенциалов происходит пробой изолятора, что очень важно именно в подобных случаях, когда толщина изолирующего слоя может составлять всего несколько нанометров. Традиционные методы, использующие диоксид кремния или полиметил-метакрилат (ПММА), в этом уступают новому методу.

Надо сказать, что в данной конфигурации транзистор не является устройством, пригодным для реального переключения электрических токов в наноэлектронных устройствах. Дело в том, что графеновый лист обладает нулевой шириной запрещённой зоны. Однако известно, что тонкие графеновые полоски обладают запрещённой зоной. Над созданием транзисторов из графеновых полосок и работают исследователи в настоящее время.
Источник:
Nanotechweb: Graphene p-n junction is unveiled

P.s.: ну вот и разрешислся спор между кремнием и графеном! Я и не сомневался в его исходе :)