Новый технологический процесс для электронной промышленности

Национальная лаборатория, Oak Ridge (ORNL)

Новая эра электроники и квантовых приборов может начаться с запуском производства практически совершенного одиночного слоя «белого графена».

Материал, известный в технике как гексагональный нитрид бора, отличается повышенной прозрачностью по сравнению с его ближайшим родственником — графеном. Он химически инертен, то есть не вступает в химические реакции, и обладает гладкой атомной структурой. Отличается высокими механической прочностью и теплопроводностью. Однако в отличие от графена он является изолятором, а не проводником, что дает возможность использовать его в качестве подложки и основы электронных компонентов, применяемых в мобильных телефонах, ноутбуках, планшетах и многих других электронных приборах.

Юджинг Стихли (Yijing Stehle) из ORNL, основной автор статьи, опубликованной в журнале Chemistry of Materials, вместе со своими коллегами работает над созданием двухмерного конденсатора и прототипа топливной ячейки на основе графена из гексагонального бора, которые являются не только супертонкими, но и прозрачными.

На основе своих представлений о белом графене исследователи из ORNL надеются полностью раскрыть его потенциальные возможности и практически определить свойства данного материала. Ученые верят, что, используя белый графен в качестве подложки, они смогут решить эту проблему и им удастся еще больше уменьшить толщину и повысить гибкость электронных приборов.

Белый графен, чья прочность и гибкость выше, чем у углеродного волокна, является перспективным материалом для изготовления компонентов оборудования передачи данных. Нанесение графена на подложку из белого графена увеличивает подвижность электронов в несколько тысяч раз по сравнению с графеном на подложках из других материалов. Эта особенность может позволить повысить скорость передачи данных до величин, превосходящих реализованные к настоящему времени.

Стихли замечает, что эта работа имеет особое значение, поскольку материал вначале исследуется теоретически. Например, по результатами последних теоретических исследований, проведенных в университете Райса, было предложено использовать белый графен для охлаждения электроники. Стихли с коллегами получили высококачественные слои гексагонального нитрида бора, что, как они убеждены, удастся воспроизвести в промышленном масштабе при приемлемой стоимости.

Различные типы морфологии кристаллов гексагонального нитрида бора, в соответствии с формулировками, принятыми в теоретических исследованиях, были практически реализованы с обоснованием технологического процесса. Этот процесс аналогичен стандартному процессу осаждения из химической газовой фазы при атмосферном давлении с использованием печи такого же типа, при той же температуре и продолжительности операции. Однако есть и отличие, которое необходимо принимать во внимание и которое Стихли характеризует как «более тонкий, контролируемый способ выделения в печи реагентов при использовании специфических возможностей условий внутри печи».