Германий толщиной в один атом может оказаться будущим полупроводниковой промышленности

Самые ранние транзисторы шестьдесят с лишним лет назад создавались на основе германия. Как ни удивительно, этот же материал, а точнее его производная, может представлять собой и будущее электронной промышленности. В чипах грядущих поколений может найти применение более дешёвый материал, чем широко рекламируемый графен, а именно германен (germanane).

Исследователи из Государственного Университета штата Огайо создали технологию для получения листа германия толщиной всего в один атом. При этом он обладает проводимостью в пять раз выше, чем у обычного германия, и в десять раз выше, чем у кремния. Этот материал и получил имя германен (germanane), а его структура во многом напоминает графен. Германен пытались создать уже неоднократно, однако, только теперь сумели получить достаточное количество материала, которое позволит детально изучить его свойства.

Германий в естественном состоянии

В природе германий формирует многоуровневые кристаллы, в котором атомные уровни тесно взаимосвязаны. Для их разделения учёным пришлось вырастить подобные кристаллы с внедрёнными между уровнями атомами кальция. Затем кальций растворяется в воде, а образовавшееся пространство заполняется водородом. В результате стало возможным отделение единичных атомных уровней германия.

Благодаря «начинке» из атомов водорода германен обретает более стабильное состояние, чем кремний, не окисляясь в воде и под действием воздуха. За счёт этих свойств с ним можно работать, применяя имеющиеся технологии производства чипов. Особенно желанным новый материал может оказаться в оптоэлектронике, за счёт обладания энергетической зоны с прямыми переходами (direct band gap). В таких материалах свет может лёгко поглощаться, и так же легко выделяться; в случае зоны с непрямыми переходами эти процессы затруднены. При использовании таких материалов в солнечных ячейках их толщина может быть в 100 раз меньше, чем у материалов с энергетическими зонами с непрямыми переходами, таких как германий и кремний.

Дальнейшие исследования материала будут направлены на изучение его свойств при изменении расположения отдельных атомов в структуре германена.