Том 6, №1, 2014
РусскийEnglish

НАНОСИСТЕМЫ



ПОЛНОСТЬЮ УГЛЕРОДНАЯ НАНОЭЛЕКТРОНИКА (ПРОЕКТ)
Губин С. П.

ООО Акколаб, http://www. akkolab.ru
65/1, ул. Гиляровского, 107996 Москва, Российская Федерация,
+7 495 684 4910, info@akkolab.ru


Современная субатомная электроника вступила в непреодолимое противоречие со своей традиционной кремниевой платформой. Здесь и проблема отвода тепла от «неорганических» конструкций при сверхплотном расположении элементов атомных размеров, и проблема уменьшения энергопотребления и увеличения быстродействия, и проблема совместимости как нейронных сетей и молекулярной электроники, так и углеродных нанотрубок – элементов субатомных систем – с кремниевой технологией. Открытие графена и первые исследования его свойств порождают уверенность в возможности создания электроники, в которой все функции будут выполнять материалы на углеродной основе, без традиционных полупроводников и металлов, т.е. полностью углеродной высокоскоростной наноэлектроники. Графен – уникально тонкий материал, прочный, гибкий, прозрачный, хороший тепловой проводник, электропроводен, при изменении структуры – полупроводник, диэлектрик – после гидрирования или фторирования. На его основе уже созданы лабораторные полевые транзисторы, в т.ч. высокоскоростной транзистор терагерцового диапазона, одноэлектронный транзистор, мягкая ячейка памяти многократной записи и считывания, логические элементы, инверторы, работающие при обычных условиях, получены и исследованы полоски графена, обладающие свойствами квантовых проводов, просматриваются технологии создания дешевых и гибких полностью углеродных интегральных схем. Перспективны электроника на гибких носителях и электроника, элементы которой изготавливаются методами принтерной печати. Нерешенные проблемы – создание протяженных бездефектных пленок однослойного графена на гибких полимерных подложках, создание и изменение ширины запрещенной зоны отдельных участков поверхности графена прививкой функциональных молекул, увеличение подвижности носителей заряда в графеновых «чернилах» и др. В настоящей работе обосновывается реальность создания полностью углеродной высокоскоростной электроники на современном этапе. Отмечается прорывная значимость ее для экономики нашей страны и возможность ее реализации внутренними силами страны в тесном взаимодействии с мировой наукой при наличии организации работ по данному Проекту на государственной основе. Предлагаются основные направления и этапы такой организации.

Ключевые слова: наноэлектроника, кремниевая технология, графен, углеродная платформа, транзисторы, интегральные схемы, государственный проект

УДК 547.022.1/.4

Библиография – 14 ссылок
Поступила в редакцию 16.05.2011

РЭНСИТ, 2011, 3(1):47-55
ЛИТЕРАТУРА
  • Korkin A, Rosei F, eds. Nanoelectronics and Photonics: From Atoms to Materials, Devices and Architectures. NY, Springer, 2008, 453 p.
  • Губин СП, Ткачев СВ. Графен и материалы на его основе. РЭНСИТ, 2010, 2(1-2):99-137.
  • Губин СП, Ткачёв СВ. Графен и родственные наноформы углерода. М., Либроком 2011, 104 c. ISBN 978-5-397-02076-3.
  • Weiss PS. A Conversation with Phaedon Avouris, Nanoscience Leader of IBM. ACS Nano, 2010, 4(12):7041-7047.
  • Lin Y-M, Dimitrakopoulos C, Jenkins KA, Farmer DB, Chiu H-Y, Grill A, Avouris Ph. 100-GHz Transistors from Wafer-Scale Epitaxial Graphene. Science, 2010, 327(5966):662.
  • Xia F, Farmer DB, Lin Y-M, Avouris Ph. Graphene Field-Effect Transistors with High On/Off Current Ratio and Large Transport Band Gap at Room Temperature. Nano Lett., 2010, 10(2):715-718.
  • Liao L, Bai J, Cheng R, Lin Y-C, Jiang S, Qu Y, Huang Y, Duan X. Sub-100 nm Channel Length Graphene Transistors. Nano Lett., 2010, 10(10):3952-3956.
  • Stampfer C, Schurtenberger E, Molitor F, Guttinger J, Ihn T, Ensslin K. Tunable Graphene Single Electron Transistor. Nano Lett., 2008, 8(8):2378–2383.
  • Ji Y, Lee S, Cho B, Song S, Lee T. Flexible organic memory devices with multi-layer graphene electrodes. ACS Nano, 2011, 5(7):5995-6000.
  • Akasaka T, Wudl F, Nagase S, eds. Chemistry of Nanocarbons. Hoboken, Wiley, 2010, 526 p.
  • Prezhdo OV, Kamat PV, Schatz GC. Virtual Issue: Graphene and Functionalized Graphene. J.Phys.Chem. C, 2011, (115):3195-3197.
  • Kamat PV. Graphene-based Nanoassemblies for Energy Conversion. J. Phys. Chem. Lett., 2011, (2):242-251.
  • Губин СП и др. Углеродный суперконденсатор. Заявка на изобретение (ИЗ) RU № 2011129188, приоритет 14.07.2011. Заявитель ООО «АкКоЛаб».
  • Zhong CM, Duan CH, Huang F, Wu HB, Cao Y. Materials and Devices toward Fully Solution Processable Organic Light-Emitting Diodes. Chem Mater., 2011, 23(3):326-340.


Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайте http://elibrary.ru