Открытый десять лет назад графен – это слой чистого углерода толщиной всего в несколько атомов. Поэтому электроны “бегут” по нему гораздо быстрее, чем по кремнию, основному материалу современных компьютерных микросхем. Ученые и инженеры надеются, что графеновыечипы со временем заменят кремниевые, и скорость работы вычислительной техники существенно вырастет.
Однако у графена есть один существенный недостаток, утверждает Пэйди Е (Peide Ye) из Университета Пёрдью (Индиана) – он слишком хорошо проводит электричество.
Кремний, напротив, является полупроводником. Его способность переключаться между проводящим и непроводящим режимами – важнейшее свойство транзисторов: благодаря нему функционирует двузначная логика вычислительных систем. “Именно поэтому графен вряд ли составит серьезную конкуренцию кремнию в производстве интегральных микросхем”, – утверждает Е.
И тут на сцене появляется фосфорен – столь же тонкий материал, полученный из атомов фосфора. Самое поразительное вот что: как и кремний, он является естественным полупроводником. Е, много лет изучавший графен, открыл это вещество благодаря ценному совету коллеги. “Один из моих коллег как-то заметил, что существует особая форма фосфора (черный фосфор), который может принимать многослойную структуру. Посмотрев статью о нем на Википедии, я сразу же оценил его потенциал”, – рассказывает Е.
Е и его коллеги догадались отклеивать тончайшие слои черного фосфора от его кристаллов с помощью обычной клейкой ленты (графен отделяли от кусков графита таким же способом). “Мы назвали это скотч-техникой. Очень экономичный подход”, – говорит Е.
Из тонкослойного фосфорена ученые уже получили простейшие транзисторы, которые способны интегрироваться с другими двухмерными материалами, а также кремнием.
Новый материал набирает популярность по всему миру. С фосфореновыми транзисторами также работает группа Юаньбо Чзана (Yuanbo Zhang) из Университета Фудань (Шанхай).
При этом исход “схватки” фосфорена с кремнием далеко не ясен. Совершенно непонятно, как получать большие пластины нового материала (а без этого о его технологическом внедрении не может быть и речи). Промышленное производство не может опираться на отклеивание материала вручную с помощью клейкой ленты!
У фосфорена, тем не менее, имеется ряд преимуществ над другими “новичками”. Силицен (который состоит из сверхтонких слоев кремния) также является неплохим полупроводником, но получить его таким простым способом, как соскалбливание отдельных слоев с кусков кремния, невозможно. Кроме того, он склонен к “самоубийству”.
Наконец, станен (аналог графена из атомов олова) пока существует только на экране компьютера.