В лабораториях IBM научились получать 10-сантиметровые листы графена

Графен — один из самых многообещающих материалов на основе углерода. Так, из графена можно сделать транзистор, способный работать на частоте 427 гигагерц, или фотосенсор, который в 1000 раз чувствительнее обычного. К сожалению, пока что графен умеют получать лишь в виде чешуек размером в доли миллиметра или в виде плёнок хоть и большего размера, но состоящих из нескольких слоёв. При этом стоимость такого графена всё ещё очень велика.

В исследовательском центре IBM имени Томаса Уотсона разработали технологию получения однослойных листов графена размером до 10 сантиметров и нанесения их на кремниевую подложку. Эта технология может стать основой для массового производства графена и появления на рынке электронных устройств на его основе.

Суть нового метода получения графена продемонстрирована на иллюстрации и состоит в использовании материалов, которые «прилипают» к графену с разной силой. Сначала на субстрате из карбида кремния методом термического разложения формируется плёнка толщиной от одного до нескольких атомных слоёв графена. С помощью тонкой плёнки, покрытой никелем, графен отрывается от подложки. Этот процесс был известен и раньше, однако такой графен содержал участки из нескольких слоёв, которые ухудшали его характеристики. Дело в том, что самый верхний, поверхностный слой практически идеален, однако к нему прилипают «лишние» куски, образовавшиеся под основным листом.

Исследователи IBM добавили в процесс ещё один этап — повторное отслаивание кусочков графена прилипших к основному слою. Это делается с помощью плёнки с золотым покрытием. Графен прилипает к золоту лучше, чем к углероду, но хуже чем к никелю. Благодаря этому удаётся очистить графеновую плёнку от лишних кусков, не повредив её, и перенести её на кремниевую подложку. 99% поверхности получившегося листа графена имеет идеальную структуру. Процесс можно повторять снова и снова, отделяя от кристалла карбида кремния слой за слоем.

Согласно статье журнала «Nature» о перспективах графена, современные кремниевые транзисторы достигнут теоретического предела своих возможностей уже в 2021 году. Переход на графен откроет совершенно новую эпоху — частота электронных устройств может достигнуть терагерца.